Objašnjenje mjerača razine zvuka: klase, težine, kalibracija i uporaba na terenu

Stanite na ploču mosta u šest ujutro ili pokraj kompresora za koji se svi u trgovini kunu da je savršeno normalan, i prije ili kasnije dođete do istog zaključka: dojam nije mjera. Za tu pretvorbu postoji mjerač razine zvuka. Akustični tlak u paskalima postaje broj u decibelima, a taj se broj može usporediti s ograničenjem, osnovnom linijom ili očitanjem koje je netko drugi uzeo na istom mjestu prije dvije godine.

Svaki dan gradimo mjerni lanac koji stoji iza tih brojeva: kondenzatorski mikrofoni, višekanalni dinamički analizatori signala, oprema za pobudu i instrumenti za kalibraciju. Ista pitanja stalno stižu od inženjera za testiranje, timova za održavanje i sveučilišnih laboratorija, tako da ovaj vodič okuplja praktične odgovore na jednom mjestu: što instrument zapravo mjeri, kako ga standardi klasificiraju, gdje očitanja obično pogriješe i kada bi ručni mjerač trebao ustupiti mjesto potpunom sustavu akvizicije.

Što mjerač razine zvuka doista mjeri

Unutar instrumenta, membrana mikrofona pomiče se za nekoliko nanometara i proizvodi napon proporcionalan zvučnom tlaku. Taj se tlak zatim izražava u odnosu na referentnu vrijednost od 20 mikropaskala, što je otprilike prag sluha na 1 kHz, koristeći logaritamski omjer: 20 puta logaritam baze 10 izmjerenog tlaka podijeljen s referentnim tlakom. Skala decibela postoji jer je samo uho logaritamsko. Porast od šest decibela udvostručuje zvučni tlak, porast od deset decibela obično se čuje kao otprilike dvostruko glasniji, a stostruki porast tlaka postaje podnošljivih četrdeset decibela.

Zabilježite što se mjeri. Mjerač razine zvuka javlja razinu zvučnog tlaka na položaju svoje kapsule. Ne navodi zvučnu snagu, koja opisuje sam izvor i dobiva se sasvim drugačijim metodama. Održavanje te razlike jasnim sprječava veliku zabunu kada se čini da se podatkovni list dobavljača i istraživanje lokacije ne slažu.

Moderni mjerači rijetko se zaustavljaju na trenutnoj razini. Detektor izračunava prosjek ponderiranog signala, a instrument pohranjuje skup rezultata. Tablica u nastavku navodi one koji se najčešće pojavljuju u izvješćima i standardima.

Unutar instrumenta: kapsula, pretpojačalo, detektor

Većina profesionalnih mjerača koristi kondenzatorsku kapsulu od pola inča. Tanka metalizirana dijafragma nalazi se blizu stražnje ploče, a promjenjivi kapacitet između njih postaje napon. Eksterno polarizirane kapsule trebaju stabilnu polarizacijsku opskrbu; pre-polarizirani dizajni nose trajni naboj u materijalu dijafragme i lakše podnose uvjete polja. Orijentacija kapsule također je važna: mikrofoni sa slobodnim poljem ispravljaju se za smetnje uzrokovane vlastitim tijelom kada su usmjereni prema izvoru, tlačni mikrofoni namijenjeni su za ugradnju u ravninu ili spojnice, a tipovi nasumičnog upadanja dijele razliku.

Iza kapsule pretpojačalo mora imati izuzetno visoku ulaznu impedanciju kako bi sićušni signal kapsule preživio kabel. Odatle signal prolazi kroz mrežu za ponderiranje frekvencije, detektor srednje kvadratne vrijednosti sa svojim vremenskim konstantama koje se mogu odabrati, i konačno kroz fazu prikaza i zapisivanja. Vrijedno je zapamtiti gdje se zapravo odlučuje o točnosti. Zaslon gotovo ništa ne doprinosi pogrešci; kapsula, njezina kalibracija i akustika oko instrumenta odlučuju gotovo o svemu.

Budući da je prednji dio svakog akustičkog mjerenja senzor, pomno smo zainteresirani za kvalitetu i mehaničku stabilnost kapsule. Naši akustični kondenzatorski mikrofoni napravljeni su za laboratorijsku i terensku upotrebu uz analizatore koji bilježe njihov izlaz.

Kategorija proizvoda akustičnih kondenzatorskih mikrofona Ova stranica kategorije trenutno ne navodi modele mikrofona, ali stavlja akustične kapsule uz analizatore i opremu za mjerenje vibracija. Pogledajte proizvod →

Učestalost i vremensko ponderiranje bez žargona

Ljudsko uho nije jednako osjetljivo na svim frekvencijama i niti jedno ponderiranje ne odgovara svakom pitanju. Standardi stoga definiraju nekoliko krivulja, a očitavanje je besmisleno osim ako krivulja nije navedena zajedno s vremenskom konstantom koja se koristi za njeno izglađivanje.

Vremensko ponderiranje radi paralelno. Fast koristi eksponencijalnu konstantu od 125 milisekundi i ponaša se otprilike kao ljudska percepcija glasnoće; Sporo koristi jednu sekundu i daje stabilnije očitanje; Impuls koristi brzi porast i spori pad za prolazne događaje. Kada izvješće kaže "82 dB" i ništa drugo, pitajte koje je ponderiranje i koja vremenska konstanta primijenjena. Isti događaj može lako proizvesti vrijednosti u razmaku od četiri ili pet decibela pod različitim postavkama.

Kako bi brojke ostale ukorijenjene u svakodnevnom iskustvu, grafikon u nastavku uspoređuje tipične A-ponderirane razine. To je referenca za intuiciju, a ne zamjena za mjerenje.

IEC 61672 Klase: Klasa 1 i Klasa 2 u praksi

Međunarodni standard IEC 61672 dijeli instrumente u dvije klase performansi. Razlika nije kozmetička: ona postavlja koliko je proizvođaču dopušteno odstupanje na svakoj frekvenciji, koliko širok mora biti linearni radni raspon i prema tome koja mjerenja instrument može vjerodostojno podržati. Donje brojke su tipične, a ne iscrpne, stoga uvijek potvrdite detalje prema trenutnom izdanju standarda i vašim nacionalnim pravilima provjere.

Dva instrumenta različitih klasa mogu biti "ispravna" i još uvijek se ne slažu za decibel ili više na ekstremnim frekvencijama. Ako ugovor navodi klasu, tretirajte navod kao zahtjev, a ne kao preferenciju.

Pet pitanja na koja morate odgovoriti prije nego što usporedite modele

Cjenici rijetko odgovaraju na pitanja koja odlučuju hoće li kupnja uspjeti. Obično započinjemo razgovor s ovim:

1. Koju će odluku podržati broj? Jednokratni pregled i test usklađenosti s ugovorom opravdavaju različite instrumente.
2. Koju metriku ograničenje zapravo određuje? Ponderiranje, vremenska konstanta i razdoblje usrednjavanja trebaju se zapisati prije prvog mjerenja.
3. Jedna točka ili karta? Ako vam je potrebno nekoliko lokacija istovremeno ili buka uz vibracije, jedan ručni mjerač će na kraju postati usko grlo.
4. Koliko dugo bez nadzora? Trajanje zapisivanja, memorija, trajanje baterije, zaštita od vremenskih uvjeta i daljinski pristup važni su nakon što mjerenje traje tjednima.
5. Tko to provjerava i koliko često? Kalibraciju i periodičnu provjeru treba planirati pri kupnji, a ne otkrivati ​​ih prilikom prve revizije.

Kalibracija je navika koja odvaja podatke od brojeva

Akustični kalibrator se postavlja preko kapsule i proizvodi poznatu razinu, obično 94 dB na 1 kHz, sa 114 dB dostupnih za provjeru linearnosti na višim razinama. Rutina je kratka i nije opcionalna: provjerite prije mjerenja, provjerite nakon i zabilježite obje vrijednosti u datoteku. Pomak veći od pola decibela poticaj je da se zaustavite i istražite, a ne da primijenite korekciju i nastavite dalje.

Okoliš zaslužuje jednaku pažnju. Vjetar koji puše preko kapsule stvara vlastitu buku, koju pjenasti vjetrobran smanjuje, ali nikada ne uklanja. Temperatura, vlažnost, atmosferski tlak i prilagodba kalibratora malo pomiču očitanja. Kada uspoređujete dva istraživanja u razmaku od nekoliko mjeseci, zabilježite ove uvjete jednako pažljivo kao što bilježite model instrumenta.

Ista se disciplina primjenjuje na vibracijsku stranu ispitnog programa, gdje akcelerometri i pojačivači naboja trebaju istu vrstu provjere na terenu. Naš prijenosni kalibrator vibracija pokriva taj dio lanca, tako da se kombinirano ispitivanje buke i vibracija može provjeriti iz jedne torbe.

Prijenosni kalibrator vibracija za provjeru na terenu Kategorija navodi pet prijenosnih kalibratora vibracija, koji podržavaju terensku verifikaciju akcelerometra i lanaca pojačala naboja u kombiniranim ispitivanjima buke i vibracija. Pogledajte proizvod →

Gdje mjerači razine zvuka zarađuju svoje mjesto

Instrument je opće namjene; primjene su specifične, a svaka nameće svoje navike:

• Buka u okolišu i zajednici. Dugoročna sječa na granicama, statistika percentila i pažljivo dokumentiranje vremenskih i radnih uvjeta.
• Građevinska akustika. Izolacija od zraka i udarca, vrijeme odjeka i podaci o oktavnom pojasu koje zahtijeva većina metoda ocjenjivanja.
• Buka strojeva i proizvoda. Identificiranje dominantnih izvora, usporedba varijanti dizajna i popratna deklaracija ili testovi prihvaćanja.
• Izloženost na radnom mjestu. Osobna dozimetrija i istraživanja područja, s pozornošću na trajanje, vršne događaje i stvarni obrazac izloženosti.
• Prijevoz. Mjerenja prolaza, udobnost unutrašnjosti vozila, željeznička i brodska buka, gdje se vibracije obično moraju bilježiti u isto vrijeme.
• Nastava i istraživanje. Laboratorijske vježbe i studentski projekti, gdje robustan instrument s jasnim postavkama uči bolje navike od aplikacije.

Ako projekt obuhvaća nekoliko od ovih područja, obično je ekonomičnije planirati cijeli lanac odjednom nego kupiti zasebne instrumente za svaki. Naš rješenja za ispitivanje vibracija i dinamike organizirani su oko te ideje: senzori, akvizicija, pobuda, kalibracija i softver dizajniran da radi kao jedan sustav.

Navike na terenu koje štite čitanje

Većina loših akustičkih podataka nije uzrokovana lošim instrumentima. To je uzrokovano malim proceduralnim izborima napravljenim pod vremenskim pritiskom. Ovo su oni koje najčešće viđamo:

1. Držite mjerač ispružene ruke ili ga postavite na tronožac; vaše tijelo reflektira zvuk i vaša ruka može maskirati kapsulu.
2. Usmjerite kapsulu slobodnog polja prema izvoru i držite kut između točaka mjerenja jednakim.
3. Zabilježite ponderiranje, vremensku konstantu i razdoblje prosjeka za svaki pohranjeni rezultat, a ne samo za naslovnu brojku.
4. Snimite kratku audio datoteku ili snimku treće oktave uz razinu, tako da se čudan rezultat može objasniti kasnije.
5. Posebno izmjerite pozadinu; izvor koji je samo nekoliko decibela iznad pozadine ne može se jednostavno kvantificirati.
6. Zabilježite serijski broj instrumenta, vrijednosti kalibracije i verziju firmvera u izvješću, svaki put.

Kada ručni mjerač više nije dovoljan

Ručni mjerač odgovara na pitanje "koliko je glasno". Muči se s "kojom komponentom i zašto". Jednom kada projekt treba trećeoktavne ili uskopojasne spektre, analizu reda na rotirajućim strojevima, istodobne kanale buke i vibracija ili kontinuirano praćenje tijekom mjeseci, prirodni sljedeći korak je višekanalni dinamički analizator signala s odgovarajućim priključenim pretvornicima.

Taj korak mijenja tijek rada na korisne načine. Svi kanali dijele jednu vremensku bazu, tako da fazni odnosi opstaju i analiza puta prijenosa postaje moguća. Podaci se mogu prenijeti na mrežu radije nego vratiti s mjesta na memorijsku karticu. A isti hardver koji bilježi buku također bilježi ubrzanje, silu i naprezanje, što je upravo ono što zahtijeva modalni test ili istraživanje.

Umreženi analizatori kao što su naši instrumenti iz obitelji ZTN8128 obično se postavljaju tamo gdje se mora uhvatiti nekoliko mjernih točaka zajedno, na primjer kućište stroja, ispitni stalak mjenjača ili fasada zgrade s više položaja mikrofona.

ZT-N8208I 8-kanalni analizator napona/IEPE dinamičkog signala Osmokanalni, 24-bitni analizator sa 100Mbps Ethernetom, IEPE pobudom i 128kHz uzorkovanjem za sinkronizirano mjerenje vibracija i udara. Pogledajte proizvod →

Ako odmjeravate dva pristupa, naša bilješka o kako se dinamički analizator signala razlikuje od tradicionalnog instrumenta detaljnije prolazi kroz kompromise.

Uzorak u svemu tome je dosljedan. Mjerač razine zvuka puno više nagrađuje pripremu nego što nagrađuje značajke: navedena metrika, provjerena kapsula, razuman položaj mjerenja i snimljena provjera kalibracije nadmašit će skuplji instrument koji se nemarno koristi. Bilo da broj završi kao podrška izvješću o usklađenosti, odluci o dizajnu ili prvom eksperimentu učenika, zaslužuje istu disciplinu. To je dio posla u kojem najviše uživamo i uvijek nam je drago razgovarati o lancu mjerenja prije nego što se naruči, a ne nakon toga.