Особенности измерения импульсного (ударного) шума.

Аватар пользователя Натлинн

Выкладываю статью полностью, потому что страницы из интернета иногда пропадают.

Средь шумного бала. Руководство по выполнению измерений нормируемых параметров шума (часть 2).

Ю.В.Куриленко, генеральный директор ООО «ПКФ Цифровые приборы»,
Группа «Октава-ЭлектронДизайн», к. ф.-м. н. (г. Москва)

В предыдущей статье были рассмотрены основные акустические термины и определения, нормативные и методические документы по измерениям шума, подготовительные мероприятия перед проведением измерений. На этих страницах говорится об измерениях непостоянных шумов, воздействующих на человека.

Классификация шумов

Прежде чем перейти к обсуждению методик измерений, поговорим о классификации шумов в действующих санитарных нормах. Заметим кстати, что шум – это, пожалуй, единственный из виброакустических факторов, классификация которого в санитарных нормах несет содержательный смысл. Характер шума определяет выбор нормируемых параметров и методов их измерений.

Санитарные нормы [2] содержат две классификации шума: по характеру спектра и по временной характеристике.

По временной характеристике шумы делят на постоянные и непостоянные.

Постоянным называют шум, уровень которого, измеренный на характеристике S («медленно», см. [1]), изменяется не более чем на 5 дБА. Отметим, что разброс в 5 дБА – это довольно много: (изменение уровня на 5 дБ эквивалентно изменению звукового давления в 1,78 раз). Поэтому при измерении такого «постоянного» шума необходимо оперировать усредненными за период наблюдения величинами. На практике при низких фоновых уровнях грань между постоянным и непостоянным шумами очень зыбка: любое случайное событие приводит к преодолению 5-децибельного критерия. Учитывать или нет это случайное событие решает специалист, проводящий измерение. Современные технологии позволяют сделать этот выбор так, чтобы решение можно было впоследствии подтвердить объективными данными.

Во многих санитарных документах непостоянный шум принято разделять на колеблющийся (непрерывно меняющийся), ступенчатый (состоящий из нескольких интервалов постоянного шума) и импульсный. В эпоху аналоговых приборов это разделение было обоснованным, так как методики измерений всех трех различных видов непостоянного шума были разными. С внедрением в практику интегрирующих усредняющих шумомеров различение колеблющихся и ступенчатых шумов потеряло актуальность (Современные стандарты, в частности ГОСТ 31269.1, -2, предлагают иную классификацию непостоянного шума, которая лучше отражает сегодняшние реалии методик измерений: непрерывный шум, единичные повторяющиеся и неповторяющиеся акустические события и пр.). Для нормирования непостоянного шума важно лишь является ли он импульсным или нет.

Определение импульсного шума в нормативных документах выглядит достаточно сложно. Импульсным называют шум, состоящий из одного или нескольких импульсных сигналов, каждый продолжительностью менее 1 с, при которых разница показаний шумомера на характеристиках I (импульс) и S (медленно) превышает 7 дБ. В последнее время регулярно звучат предложения упростить данное определение, оставив лишь критерий продолжительности «менее 1 секунды».

На наш взгляд, это предложение ошибочно. Второе название импульсного шума – «ударный». Именно удары болезненно воспринимаются человеком и требуют более жесткого нормирования. Трудно представить себе удар, растянутый во времени до целой секунды! Это уже совсем другое физическое явление. Для того, чтобы различить удары в реальной обстановке не нужно вглядываться в индикатор шумомера. Их невозможно не услышать.

А вот для того, чтобы впоследствии обосновать своё решение и дать корректную оценку уровня ударного шума потребуются численные критерии. Одна секунда – это примерно то время, за которое человеку «удобно» фиксировать начало и конец переходного процесса. Но, как уже сказано выше, это слишком много для удара. И тут на выручку приходит второй критерий: «разница в 7 дБ», благодаря которому мы получаем возможность идентифицировать по настоящему короткие импульсы длительностью не более 0,25 с (разница LAS и LAI в 7 дБ возможна лишь при продолжительности импульса менее 250 мс)!

По спектральному составу шумы делятся на широкополосные и тональные. Широкополосным называют шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы. Хорошим примером служит шум прибоя или дождя.

Тональный шум состоит из одного или нескольких дискретных тонов (тон – сигнал «на одной частоте» - свист, гул, визг и т.п.). Тональные шумы более остро воспринимаются человеком, поэтому для них предусмотрено более жесткое нормирование.

Нередко бытует мнение, что тональный шум обязательно должен быть постоянным. Это ошибка. Характерным примером непостоянного тонального шума может быть звук циркулярной пилы.

Полностью надежных общепринятых инструментальных методов выделения тональности на сегодняшний день не существует. В санитарных нормах отмечается, что для определения тональности можно пользоваться таким критерием: уровень звукового давления в какой-либо третьоктавной полосе частот на 10 дБ превышает уровни в соседних полосах. Однако этот критерий не всегда работает. Например, им сложно пользоваться, если акустический тон имеет частоту на границе третьоктавных полос, а также при повышенных фоновых уровнях. В [3] и [4] предложено несколько алгоритмов идентификации тональности при замерах шума на местности. Однако пока эти алгоритмы не интегрированы в гигиеническое нормирование. Таким образом, сегодня самым совершенным инструментом определения тональности шума является человеческое ухо.

Измерения непостоянного шума

Как правило, при оценке непостоянного шума необходимо измерить средний по времени (эквивалентный) уровень звука и максимальный уровень.

Современный интегрирующий шумомер обеспечивает прямое измерение средних по времени уровней. Продолжительность измерения выбирается эмпирически. Чаще всего оператор просто следит за показаниями усредняемого уровня (обычно они имеют индикацию Leq или LAT) и заканчивает замер, когда эти показания остаются постоянным в течение 5-10 секунд. При этом следует быть уверенным, что измерительный интервал охватил все характерные периоды исследуемого рабочего процесса.

Если измерения проводятся в ближнем поле источника (например, около какого-то станка), то необходимо проводить усреднение в рабочей зоне, так как акустическое поле в этом случае крайне неравномерно. Для этого, проводя измерение интегрирующим шумомером, нужно медленно перемещать микрофон в пределах рабочей зоны.

При измерениях максимальных уровней звука в целях гигиенической оценки следует помнить, что для приборов с автоматической регистрацией максимума санитарные нормы требуют выбирать в качестве максимального уровень, превышенный в течение 1% времени измерения. Это сделано для того, чтобы не принимать в качестве результата уровни, обусловленные случайными помехами.

Мы настоятельно рекомендуем при измерениях непостоянного шума осуществлять автоматическую запись (мультизапись) в память. По нашему опыту оптимальный шаг записи: 1 с.

Рассмотрим несколько примеров, наглядно иллюстрирующих полезность такого подхода.

На рисунке 1 представлена хронология изменения текущего уровня звука с временной коррекцией S (медленно; LAS) и эквивалентного (среднего по времени; LAT) уровня звука в дБА.

По кривой LSA (медленно, дБА) легко определить, что шум является непостоянным ступенчатым.

Кривая LAT показывает процесс усреднения эквивалентного уровня. Хорошо видно, что уже через два цикла работы станка эквивалентный уровень практически перестал изменяться. Следовательно, длительность измерительного интервала достаточна для учета всех особенностей исследуемой операции.

Листая спектры, можно заметить, что время от времени в 1/3-октавном спектре появляется тональная составляющая 100 Гц (Рис.2).

На временной истории (Рис.1) эта тональная составляющая показана кривой Lpt,100. Хорошо видно, что она появляется всякий раз при начале рабочего цикла, причем УЗД в соседних полосах (80 Гц и 125 Гц) значительно ниже.

Измерения шума на границах санитарно-защитной зоны промышленного предприятия в Подмосковье (Рис.3). Рядом с предприятием расположены две крупные автомагистрали и железная дорога. Анализ хронологии изменения уровней звука LAS позволяет легко выявить периоды, когда шум предприятия на заглушается проезжающими автомобилями и поездами:


Измерения проводились приборами ЭКОФИЗИКА и ЭКОФИЗИКА-110А.

Параметры настройки:

Режим измерения «Экозвук» (одновременно измеряются уровни звука в дБА, дБС, дБZ, дБFI и УЗД в октавных и третьоктавных полосах в диапазоне 1,8 Гц – 20000 Гц)
Режим записи в память: мультизапись, шаг 1 с, продолжительность 30 мин
Диапазон измерений: Д2 (примерно 30-130 дБА).

Расчет эквивалентных уровней шума предприятия проводится усреднением уровней LSA (Slow, дБА) по тем интервалам времени, когда отсутствуют помехи (шум транспорта).

Напомним формулу для расчета среднего по времени (эквивалентного уровня) предприятия в данном случае:
Lat = 10lg[1/(n2 – n1 + 1)π10LASi/10],

где n1 и n2 – номера начального и конечного шагов мультизаписи на том интервале, где шум предприятия является основным (см. Рис.3), LAS – уровни звука на характеристике А и временной коррекции S.

Для определения максимального уровня следует рассчитать процентиль L1 - уровень LAS, превышенный в течение 1% времени на заданном интервале/

Расчеты среднего по времени и максимального уровня удобно делать с применением программных средств. Для пользователей приборов семейств ОКТАВА и ЭКОФИЗИКА имеются две возможности:

С помощью бесплатной утилиты преобразовать бинарный файл в текстовый, а затем, используя любой общепринятый редактор электронных таблиц (например Microsoft Excel), рассчитать средние и максимальные уровни.
Воспользоваться специализированным программным обеспечением, таким как Signal+ и ReportXL, которое имеет функцию расчета усредненных и статических показателей мультизаписи.

Измерения импульсного шума

Для оценки импульсного шума на рабочем месте необходимо измерить эквивалентный и максимальный (при подозрении на превышение запретительных порогов) уровни на характеристике А. Если бы дело этим и ограничивалось, то методика измерений была бы достаточно простой. Берёшь интегрирующий шумомер, устанавливаешь микрофон в рабочей зоне, запускаешь измерение эквивалентного (среднего по времени) уровня звука в дБА и проводишь замер в течение всей рабочей операции либо в течение её представительной части. В последнем случае измерения продолжают до тех пор, пока средний по времени уровень на индикаторе шумомера не стабилизируется.

Проблема в том, что подобный метод не даст впоследствии доказать импульсный характер шума.

Для обоснования импульсности мы предлагаем два способа.

Первый – короткие ручные замеры, которыми можно дополнить длительные измерения эквивалентного уровня, описанные выше. Такой короткий замер надо запускать перед началом удара (импульса) и завершать сразу после его прекращения. Используемый для такого замера шумомер должен иметь возможность одновременно фиксировать максимальные уровни звука с временными коррекциями S (медленно) и I (импульс). Разница в 7 дБ между этими значениями доказывает импульсность шума.

Следует помнить, что ручной метод правильно работает только тогда, когда замер охватывает лишь один удар. В противном случае зафиксированные шумомером максимумы уровней S и I могут относиться к различным импульсам.

Чтобы избежать подобных сложностей, мы предлагаем пользоваться другим способом. А именно, проводить измерения средних по времени и максимальных уровней уже описанным выше методом автоматической записи в память. Шумомер должен одновременно измерять уровни звука на характеристиках S, F, I, Leq. Тем самым одновременно с нормируемыми усредненными и статистическими показателями шума мы получим доказательства его импульсного (или неимпульсного) характера.

Рекомендуемый шаг записи – не более 1 с (например, 0,3 с для приборов серий ЭКОФИЗИКА и ОКТАВА—110А-ЭКО). При использовании современных шумомеров, измерения при этом методе проводятся почти так же, как было рассказано в начале этого параграфа. Надо только не забыть предварительно активировать функцию автоматической записи, а после старта замера нажать клавишу ЗАПИСЬ.

Уже обсуждавшееся выше специализированное программное обеспечение получает легко и быстро получить хронологии изменений уровней звука с различными временными коррекциями.

На Рис.5 представлены измерения шума при работе молотком. Удары молотка легко видны на графике, разница показаний между локальными максимумами графиков S и I легко устанавливается.

Если хочется получить дополнительное доказательство того, что продолжительность импульсного сигнала была менее 1 с, следует воспользоваться хронологией изменения уровня звука на характеристике F (быстро).

Заключение

Мы рассмотрели общие принципы измерения непостоянных шумов с целью гигиенической оценки. Использование всех возможности современной измерительной техники значительно облегчает процесс проведения и обработки измерений и повышает их точность.

В следующих частях мы рассмотрим измерения постоянного шума и оценки неопределенности измерений.

Литература:

Руководство по выполнению измерений нормируемых параметров шума (часть 1). Безопасность и охрана труда. №2. 2011 г.
СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Санитарные нормы. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
ГОСТ 31296.1-2005 (ИСО 1996.1-2003). Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 1. Основные величины и процедуры оценки.
ГОСТ 31296.2-2006 (ИСО 1996.2-2007). Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 2. Определение уровней звукового давления.

Ссылка на статью: https://biota.ru/publishing/magazine/bezopasnost-i-oxrana-truda-%E2%84%9...

И ещё статья про звук и звуковое давление: http://art-complex.ru/pages/osobennosti-aku/

Подписка на комментарии Комментарии (7)

Аватар пользователя Дайдо

luserrrr,

Цитата:
И то в основном это были т.н."элитные" ЖК, так как там по другому у тебя никто не примет стяжку сделанную как ты хочешь… Есть проэкт,и все! Потом комиссия принимает этот слоёный пирог…
А в основном, пескобетон прям на плиту, сверху наливайка,и вуаля! В лучшем случае дэмпферная лента между стеной,и стяжкой,и то по пальцам пересчитать можно…

В основном именно так и есть: неармированная тонкая стяжка на какой-нибудь пленке для гидроизоляции, а от стены отступ в виде ленты. И то скорее всего лента сделана для того, чтобы стяжка не треснула, а не для звукоизоляции от стен (потому что все равно есть жесткая связь с полом).
Еще есть варианты когда под стяжку 5мм фигню засунут типа стенофона, что явно мало.
И еще мода сейчас пошла под разводу труб под отопления под стяжкой. В этом случае тоже засунут какой-нибудь пенопласт, чтобы трубу замуровать в стяжку. В общем, не хотят делать принципиально хорошо.
По идее насколько дороже было бы сделать 2см минвату + 6см стяжки. Наверное тыс. 40-50 дороже на квартиру выходило бы. Но экономят на всем.

Аватар пользователя Натлинн

luserrrr, точно. Прожито на собственном опыте - ремонтом соседей сверху.

Пора эту самодеятельность прекращать уже. Как минимум - в жёсткие рамки ставить.

Аватар пользователя luserrrr

Натлинн, я с 95-го года работаю в сфере ремонтов и оттделки (а конкретно, монтаж межкомнатных дверей) так что ремонтов повидал немыслимо количество, так вот, за всю свою "карьеру" я только 4 раза видел правильно сделанный пол(стяжку) в МКД…
И то в основном это были т.н."элитные" ЖК, так как там по другому у тебя никто не примет стяжку сделанную как ты хочешь… Есть проэкт,и все! Потом комиссия принимает этот слоёный пирог…
А в основном, пескобетон прям на плиту, сверху наливайка,и вуаля! В лучшем случае дэмпферная лента между стеной,и стяжкой,и то по пальцам пересчитать можно…

Аватар пользователя Натлинн
Цитата:
Мне кажется, что все намного проще.
Должны быть полы определенных конструкций, которые обеспечивают нормальную звукоизоляцию.

Дайдо, абсолютно такого же мнения придерживаюсь.

Цитата:
И все это приводит к тому, что "хозяин - барин", и в квартире можно делать все, что угодно. А что угодно российским баринам? Чтобы все подешевле и покрасивше. Поэтому обычный ремонт в России:

- полный трындец, точно.

Аватар пользователя Дайдо

Мне кажется, что все намного проще.
Должны быть полы определенных конструкций, которые обеспечивают нормальную звукоизоляцию.
Например, плавающая стяжка по 2 см мин.ваты дает звукоизоляцию ударного шума - 32дБ.
Также есть вариант с полом на лагах.

Должны быть нормы по организации пола в домах, которые в обязательном порядке должны выполнять лицензированными компаниями. В США в этом плане все здорово. Помню старый мем о том, что в США нельзя самостоятельно даже покрасить дом или поменять розетку, если настучат на тебя, то придется платить штраф. Все работы по ремонту должны выполняться лицензированными специалистами.
А в умной России любой человек без какого-либо образования и опыта может самостоятельно менять розетки, может самостоятельно сносить перегородки, может самостоятельно возмодить стены и т.д. И все эти работы могут делать любые шабашники, которые также могут не иметь ни образования, ни опыта.
И все это приводит к тому, что "хозяин - барин", и в квартире можно делать все, что угодно. А что угодно российским баринам? Чтобы все подешевле и покрасивше. Поэтому обычный ремонт в России:
1. Купить квартиру где не было ремонта 40-50 лет.
2. Выкинуть все: полы, сантехнику и т.д. Очень и очень часто выкинуть не на свалку, а завалить прямо ближайшую помойку (чтобы вывоз оплатили все жильцы района, а не только барин)
3. Залить стяжку подешевше и постелить ламинат на целофаной подложке 2-3мм, которая продавится через пару месяцев и не будет защищать совсем от ударного шума.

А как было бы правильно? Правильно было бы дороже: нанять лицензированную фирму. Оплатить вывоз мусора. Сделать пол и ремонт по соответствущим нормам, которые, кстати, даже и не приняты в стране. Я вот не вижу никаких требований к полу в России. И если продают целофановую подложку, то значит она соответствует норме?

Аватар пользователя Натлинн

Панферова60,
Может кто-нибудь из них?
https://www.expertiza34.ru/izmerenie-shuma.html
http://sud-expertiza.ru/goroda/volgograd-zemlynogo/

А у ЦСМ вы узнавали, кстати? Просто ради интереса спрашиваю. Ростовские-то санэпидемщики на сайте сразу написали - бытовой шум не замеряем - чтоб уже не беспокоили их, сердешных, по этому вопросу Улыбка Не говоря уж о Роспотребназдоре как таковом.

Ещё вот, как вариант https://tn-ss.ru/services/akusticheskie-izmereniya/ У этих нет филиала в Волгограде, но может быть кого-нибудь подскажут, на сайте есть бесплатный номер.

Аватар пользователя Панферова60

В Волгограде пока не могу отыскать подобных замерщиков. Когда спрашиваешь смотрят как на нермального.

RSS-материал