Как измерить шум источника, когда есть фоновый шум?

Об учёте поправок при измерениях уровней звука и звукового давления конкретного источника

Вопрос 1. Мы измеряем шум инженерного оборудования. Измерения проводятся на улице, в контрольной точке высокий фоновый шум. Как его правильно учесть?

 

Вопрос 2. Мы измеряем звукоизоляцию. Один из этапов нашего исследования - измерение шума всенаправленного источника звука в разных помещениях. Мы должны как-то учитывать фоновый шум и если да, то как? 

Об учёте поправок на фоновый шум при оценке шума истчоника

При измерениях шума от оборудования или звукоизоляции в жилых помещениях, а также при измерениях шума от источника в помещениях или на улице с высоким уровнем фона уровни звука и звукового давления источника оказаться близкими к фоновым значениям. В этом случае те значения, которые мы увидим на экране прибора будут больше действительных характеристик шума источника. В таких случаях необходимо учитывать поправку на фоновый шум.

Что бы не запутаться в этой ситуации, следует разделять:

  • шум источника Lp,
  • остаточный (фоновый) шум Lback,
  • суммарный шум Lsum - общий шум источника и фоновый шум. Во время измерений на экране прибора мы видим уровни звука и звукового давления именно суммарного шума.

Если разность между суммарным уровнем звука (звукового давления) Lsum и остаточным уровнем звука (звукового давления) больше 3 дБ, но не превышает 10 дБ, то  для оценки шума источника необходимо делать поправку на фон..

Для определения уровня звука или уровня звукового давления, создаваемого источником, Lp, применяется формула

L_{p}= 10\times lg(10^{0.1\times L_{sum}}-10^{0.1\times L_{back}}) (1) 

или 

 L_{p}=L_{sum}-\Delta L_{p}(2.1)

\Delta L_{p} = -10\times lg(1-10^{-0.1\times(L_{sum}- L_{back})})(2.2)

где  Lsum – измеренный прибором уровень звука или звукового давления,

Lback – остаточный (фоновый) уровень звука или звукового давления,

ΔLp - поправка на фон.

Чтобы упростить порядок расчётов корректированных на фон уровней звука (звукового давления) источника, можно вместо расчётных формул (2.1) и (2.2) использовать следующую таблицу

 

Таблица 1. Значения фоновых поправок для разностей значений полезного и фонового сигнала

Разность значений уровней измеряемого и остаточного звука (звукового давления), дБ

3,0-3,4

3,5-3,9

4,0-4,4

4,5-4,9

5,0-5,9

6,0-6,9

7,0-7,9

8,0-8,9

9,0-10,0

Величина, вычитаемая из измеренного значения уровня звука (звукового давления), дБ

2,8

2,4

2,0

1,8

1,4

1,1

0,9

0,7

0,5

Когда уровни звука или звукового давления суммарного и фонового шум отличаются на 10 и больше дБ, поправку на фон ΔLp обычно уже не учитывают. В этом случае за результат измерения шума источника принимают непосредственно показания прибора. Так можно делать потому что поправка ΔLp  на фон в этом случае пренебрежима и не превышает 0,5 дБ.

Если  разность уровней звука (звукового давления) суммарного и фонового шума не превышает 3 дБА (дБ), это означает, что шум источника меньше  или равен фоновому шуму.  В такой ситуации определить что является шумом источника, а что фоном с приемлемой точностью невозможно. Измерения в таких условиях не являются корректными.

Пример 1

Рассмотрим ситуацию - в квартире необходимо измерить уровень звука вентиляции находящегося этажом ниже магазина. Для этого необходимо:

  • Измерить суммарный шум Lsum вентиляции и фона. Предположим получилось 31,6 дБ (А).
  • Измерить фоновый шум Lback (шум машин за окном и т.п.) отдельно при выключенной вентиляции.  Предположим получилось 26,2 дБ (А).
  • Разница Lsum-Lback равна 5,4 дБ. При упрощённом способе определения поправки по таблице значение поправки ΔLp  принимают 1.4 дБ.
  • Итоговая оценка уровня звука вентиляции LP = 31,6 - 1,4 ≈ 30 дБ (А).

Примечание 1. Помните, что при оценке шума источника таким методом неопределённость измерений не равна неопределённости прямого однократного измерения.

Примечание 2. Внесение поправки в результат измерения уровня звука и результат измерений уровня звукового давления в каждой из октав или третьоктав в проводят в одинаковом порядке.

Пример 2

При измерении звукоизоляции воздушного шума фоновый шум в третьоктаве 3150 Гц в помещении низкого уровня (ПНУ) составил 17 дБ, а результат измерения шума источника звука в контрольной точке в ПНУ - 24 дБ. 

В этом случае для дальнейших расчётов звукоизоляции за результат измерения шума источника звука в ПНУ следует брать величину: 

 L_{3150}= 10\times lg(10^{0.1\times 24}-10^{0.1\times 17}) = 23 дБ 

Что делать если фон высокий, а оценить соответствие шума источника нормативу всё-таки надо?

В таких случаях оценку величины уровня звука (звукового давления) излучения источника не проводят. Вместо этого  оценивают верхнюю границу интервала неопределенности уровня звука (звукового давления).

Если разность измеренного эквивалентного уровня  и уровня остаточного шума  в точке n находится в пределах от 0,5 дБ до 2,9 дБ, то верхняя граница одностороннего интервала неопределенности измерения уровня звука (звукового давления) для уровня доверия 95% рассчитывается согласно формуле

L_{U_{+}(0.95 , p)}= L_{p}-\varepsilon \ast 

и таблице 2: 

                                                                                                

Таблица 2. Значения поправки ε*  для некоторых значений Δ

Разность (Δ) значений уровней суммарного и остаточного звука, дБ (дБА)

0,5-0,7

0,8-1,0

1,1-1,3

1,4-1,6

1,7-1,9

2,0-2,2

2,3-2,4

2,5-2,6

2,7-2,9

Величина ε*, дБ (дБА)

Измерения УЗ, приборы Экофизика, Экофизика-110А, Октава-110А-Эко, Октава-110А

4,8

4,1

3,5

3,1

2,7

2,3

2,1

1,9

1,7

Измерения УЗ, приборы Октава-111

5,6

4,7

4,1

3,6

3,1

2,7

2,5

2,3

2,1

Измерения УЗД, приборы Экофизика, Экофизика-110А, Октава-110А-Эко, Октава-111

4,1

3,5

3,0

2,6

2,2

1,9

1,7

1,5

1,3

Измерения УЗД, приборы Октава-110А

3,5

3,0

2,5

2,1

1,8

1,5

1,3

1,2

1,0