Каким прибором измеряется звуковое давление
Содержание статьи
Каким прибором измеряют звуковое давление
Шумомер и автозвук. Особенности устройства и выбор
Подходя вплотную к автозвуку, на разных этапах, может потребоваться устройство для замера уровня шума и звукового давления, которое как раз и называется шумомером. Притом не обязательно строить супердорогую, профессиональную аудиосистему, ровно как и не предполагается строить систему соревновательно уровня, чтобы найти применение этому полезному измерительному устройству. Непосредственно прибор шумомер может понадобиться абсолютно всем и каждому, притом его значимость окажется выше для подготовки автомобиля к вибро и звуко изоляционным работам, нежели чем измерение звукового давления у собранной системы, которое больше актуально для профессионалов и преследует совсем другие цели.
Что такое шумомер. Виды и классификация
Шумомер — это прибор для измерения давления звука в некоторой точке пространства. Современные шумомеры изготавливаются специфическим образом, достаточно точно «воспроизводя» конструктивно систему человеческого слуха и восприятия звуковой информации. Соответственно, измеряя шумомером и снимая показателя в некоторой области, где впоследствии будет располагаться человек, мы можем узнать какому уровню шума и звукового давления он подвергнется.
Полученные значения обозначаются в децибелах (Дб). Различные шумомеры отличаются функционалом, способом обработки сигнала и вывода информации, размерами, материалом, исполнением и, наконец, предназначением. В зависимости от того, какая требуется точность измерений (насколько прибор шумомер должен быть профессиональным) предусмотрена классификация по классам:
- Класс 0 — наиболее высокоточные из существующих
- Класс 1 — необходимая точность для лабораторных исследований
- Класс 2 — шумомеры для использования на производстве
- Класс 3 — бытовые шумомеры для повседневных нужд с приличной погрешностью
Принадлежность шумомера к тому или иному классу так же очень критична, поскольку от этого зависит и воспринимаемый прибором диапазон частот. Данная зависимость выглядит следующим образом: шумомеры класса 0 и класса 1 работают в диапазоне частот от 20 Гц до 18 кГц; шумомеры класса 2 работают в диапазоне частот от 20 Гц до 8 кГц, шумомеры класса 3 работают в диапазоне частот от 31,5 Гц до 8 кГц.
Такое деление по классам имеет прямую зависимость со стоимостью: самые точные шумомеры закономерно стоят больших денег, тогда как бытовые измерительные приборы доступны для подавляющего большинства.
Помимо классификации по точности измерения, шумомеры так же дополнительно делятся по классам установленных в них фильтров:
- Класс A — предназначен для небольшой громкости (в диапазоне 20–55 фон)
- Класс B — предназначен для средней громкости (в диапазоне 55–85 фон)
- Класс C — предназначен для высокой громкости (в диапазоне 85–140 фон)
Установленных фильтров может несколько, в этом случае необходимо переключение между ними в зависимости от предполагаемого уровня громкости измеряемых шумов.
Принцип работы шумомера и устройство
Как понятно уже из названия, прибор шумомер сконструирован для измерения шума, т.е. несогласованного между собой звука в слышимом диапазоне частот. Основной задачей прибора является определение звуковой интенсивности/давления в том диапазоне частот, на который изначально расчитан конкретный шумомер.
Принцип работы шумомера достаточно прост: он улавливает шум при помощи микрофона, преобразуя механические звуковые колебания в электрические. Затем полученные электрические колебания поступают на встроенный усилитель и усиливаются, потом посылаются на выпрямитель и ещё целый ряд встроенных фильтров для корректировки. Фильтры нужны для того, чтобы разбить беспорядочный звуковой фон на отдельные частоты и замерять интенсивность каждой в отдельности.
Устройство шумомера может отличаться в зависимости от цены и комплектации. Однако базовое устройство предполагает измерительный прибор с микрофоном, встроенным усилителем звука, набором корректирующих фильтров для частотного разделения поступившего звука, а так же дополнительных индикаторов. Для вывода полученных данных чаще всего используется LCD дисплей, хотя механические стрелочные индикаторы так же пользуются популярностью за счёт проверенной временем простоты и надёжности.
Шумомеры могут значительно отличаться по внешнему виду, габаритам, дизайнерскому исполнению, потребляемой энергии и другим параметрам. Современные устройства по замерению уровня шума зачастую так же оснащаются дополнительными функциями, например слотом для карты памяти (чтобы сохранять/переносить полученные данные), или разъёмом для подключения к ПК для дальнейшей обработки информации. О целесообразности дополнительного функционала каждому судить для себя, однако для целей однократного или нечастого измерения звукового давления в салоне автомобиля все второстепенные функции будут скорее лишними, при этом они будут однозначно увеличивать конечную стоимость шумомера.
Какой шумомер подойдёт для целей автозвука?
Конечно и в области автозвука цели у специалистов могут быть разные: кому-то достаточно будет замерить уровень звукового давления в салоне для оценки общего вклада шумности самого автомобиля с целью последующего устранения; а кому-то потребуется достаточно профессиональный прибор шумомер, работающий в широком диапазоне частот на запредельных громкостях, чтобы оценить уровень интенсивности баса, снять таким образом показания SPL, что актуально уже для соревнований, и это будет совсем иной уровень. Нас интересует первый и более приземлённый «бытовой» вариант, т.к. в материалах на данном сайте не предполагается подготовка к SPL соревнованиям.
Поэтому для большинства несложных задач общего плана нам хватит шумомера 2-ого класса со встроенными фильтрами уровня «C» (для повышенной громкости). Шумомеры 3-его класса не совсем подходят под предполагаемые цели в перспективе измерений будущей аудиосистемы из-за ограниченного диапазона воспринимаемых прибором частот как снизу, так и сверху. Так же, поскольку измерения будут проводиться в салоне автомобиля, шумомер должен быть компактным, удобным, и в целом небольшим по размеру.
На что важно обратить внимание на этапе выбора шумомера под задачи подготовки к зашумлению салона автомобиля и прочих автозвуковых тонкостей? Для таких специфичных целей важно обратить внимание на:
- Класс фильтров, от которого зависит способность шумомера работать со звуком различной громкости/интенсивности. Наилучшим решением конечно же будет класс «C» для большой громкости
Класс самого шумомера, отвечающий за его точность и вместе с тем рабочий диапазон частот. Данным параметром так же не следует пренебрегать, поскольку даже для простеньких измерений уровня звукового давления в салоне автомобиля (или же давления производимого аудиосистемой) необходим полноценный слышимый диапазон частот от 20 Гц до 20 кГц. Особенно значима нижняя планка в 20 Гц, поскольку у её границы и даже немного за пределами находится основной спектр нежелательных шумов, которые могут возникать призвуками, вибрациями и т.д.
Альтернативные способы измерения уровня звукового давления
В широком понимании прибор шумомер не только бывает в отдельном корпусе и в том классическом представлении, что было дано выше, но данное устройство так же может входить в состав других измерительных приборов или же заменяться аналогами, например при наличие соответствующего ПО и микрофона. Наиболее распространённые альтернативные варианты шумомеров, которые в том числе могут помочь с конкретной задачей по измерению уровня звукового давления в салоне автомобиля:
- Смартфон и приложения для измерения звукового давления. В наше время смартфон есть практически у каждого человека, и с его помощью так же можно произвести достаточно приблизительные замеры уровня звукового давления в конкретной точке пространства. Для этого у смартфона изначально имеется всё необходимое конструктивно, а именно устройство с процессором и микрофоном. В качестве ПО существует достаточно большое количество программ, способных превратить гаджет в шумомер за несколько минут, притом программы могут быть как платными так и бесплатными. Существенным недостатком данного метода измерения стоит отметить изначальную неприспособленность любого телефона к решению подобных технически сложных задач: обычно микрофон смартфона достаточно низкочувствительный и создан изначально совсем для других целей. Именно поэтому полученные данные измерения звукового давления будут очень ограниченными и приблизительными. Стоит с опаской строить теорию вибро и звукоизоляции, опираясь только на измерения смартфона. Однако в качестве крайней меры данный способ измерений вполне имеет место быть. Ещё одним недостатком использования смартфона в качестве альтернативы шумомеру стоит отметить достаточно высокую сложность, с которой можно столкнуться на этапе настройки приложения и подготовки его к работе, например. Зависит от программы, но некоторые приложения требуют предварительной настройки/калибровки, без которой полученные измерения вовсе будут неактуальны.
Компьютер/ноутбук с микрофоном и соответствующими приложениями. Такой вариант уже более профессиональный и продвинутый, он позволяет и сохранить мобильность измерений (в случае с компактным ноутбуком), а так же получить высокоточные значения измерений, которые при должном уровне микрофона и самого железа компьютера могут даже не уступать шумомерам в собственном корпусе.
Однако и у данного способа есть немалые недостатки: он достаточно дорогостоящий и весьма сложный при освоении, точно не подходит новичкам. Зачастую полностью разобраться с навороченным функциональным программным обеспечением под силу только специалисту, тоже самое относится и к возможности задействовать весь безграничный потенциал данного метода измерений.
Источник
Источник
Шумомеры: разновидности, принцип работы и правила использования
Определение уровня шума является важной задачей во многих областях, таких как производство или научные исследования. Даже в быту нередко возникает такая необходимость. Сегодня человек довольно много времени проводит в шумных обстановках. А высокий уровень звука, как известно, может негативно влиять на здоровье, и это не говоря уже об ощущаемом дискомфорте.
Для проведения подобного рода замеров был создан специальный прибор, называемый шумомером. В этой статье мы подробно расскажем о том, что он собой представляет и как устроен. Так же мы объясним, как подобрать шумомер под конкретную ситуацию и как правильно его использовать.
Что это такое и для чего используется?
Шумомер является электронным аппаратом, который позволяет измерять уровень звукового давления. Говоря простым языком, он показывает вам уровень шума в децибелах. Его можно отнести к высокоточным приборам. При этом шумомер вполне доступен обычному человеку, то есть имеет разумную стоимость и не требует каких-либо глубоких познаний для успешной эксплуатации.
Однако многие по незнанию путают уровень шума и уровень громкости, но это совершенно разные параметры. Шумомер предназначен, чтобы замерять только первый из них.
Сильный шум негативно влияет не только на людей, но и на окружение. Из-за него человек может испытывать головные боли, а также он наносит значительный вред барабанным перепонкам.
Различная техника же может выходить из строя из-за вибраций, создаваемых шумом.
Именно поэтому на законодательном уровне были установлены определенные уровни шума, которые нельзя превышать. Особенно это важно на различных промышленных производствах. Даже для жилых помещений установлен свой определенный уровень как для дневного, так и для ночного времени суток. И нарушителей, как правило, ждет административное наказание.
Шумомер позволяет определить, не превышен ли допустимый уровень. Также он часто применяется для определения эффективности установленной шумоизоляции. Но чтобы получить точные данные об уровне шума, нужно использовать шумомер того класса, который лучше всего подходит для данной ситуации.
В нашей стране установлены стандарты ГОСТ 17187-2010, которым должны соответствовать все шумомеры. В других странах тоже имеются свои требования к их производству и применению.
Устройство и принцип работы
Конструкция шумомера не слишком сложна. Чтобы понимать, по каким принципам он функционирует, нужно знать, из чего состоит. Вот основные элементы, которые содержатся в данном аппарате:
- микрофон ненаправленного типа;
- усилитель;
- фильтры;
- детектор;
- индикатор.
Шум представляет собой беспорядочные колебания, отличающиеся друг от друга по частоте. Шумомер улавливает их с помощью микрофона, который преобразовывает эти колебания в электрический сигнал. После обработки усилителем он проходит через корректирующие фильтры. Они отвечают за выделение определенных частот, чтобы измерить именно их. Фильтры разделяют на 4 вида:
- фильтры A – для низкого уровня звукового давления;
- фильтры B – для среднего уровня звукового давления;
- фильтры C – для высокого уровня звукового давления;
- фильтры D – для крайне высокого уровня давления.
Наиболее распространенными являются разновидности A и C, в то время как B и D редко где применяются.
Фильтры позволяют отсеять лишние звуки, которые не воспринимаются человеческим ухом. Затем индикатор аппарата получает измеренные данные. Полученные результаты выводятся на экран шумомера.
Обзор видов
Сегодня на рынке представлено множество разнообразных моделей данного устройства, которые отличаются друг от друга по своим характеристикам, внешнему виду и, конечно, цене.
Их можно разделить на 4 класса, в зависимости от точности измерений.
- Класс 0 – в него входят самые точные шумомеры с диапазоном от 20 Гц до 18 кГц. Они предназначены для использования в лабораторных условиях. Как правило, данный класс применяется для контроля других создаваемых шумомеров и близких по назначению устройств. Шумомеры нулевого класса являются самыми дорогостоящими из-за сложности входящих в их состав элементов.
- Класс 1 – эти приборы практически не уступают предыдущему классу по точности, так как имеют точно такой же диапазон, но более простое строение. Они применяются для измерения уровней шума на различных производствах. При этом погрешность, как и в предыдущем случае, минимальна. Шумомеры первого класса точности так же применяются для экспериментов из-за своей более доступной стоимости.
- Класс 2 – включает наиболее распространенные шумомеры. Их диапазон составляет от 20 Гц до 8 кГц. Этого бывает достаточно для определения условий труда на не слишком вредных производствах. Также с их помощью можно делать различные технические замеры на стройках и при техосмотре транспорта.
- Класс 3 – можно так же назвать его бытовым. Включает в себя самые простые и дешевые аппараты, которые используются для замеров шума в жилых зонах, а также для проверки санитарных норм. Третий класс позволяет получить лишь приблизительные показания. Он отличается от второго узким диапазоном от 31,5 Гц до 8 кГц.
Однако помимо точности модели отличаются друг от друга и по многим другим характеристикам. К примеру, наличием дополнительных элементов, таких как интегратор в интегрирующем шумомере. Сюда же можно отнести ультразвуковой, импульсный, цифровой и светодиодный шумомеры. А комбинированные устройства могут выполнять функции сразу нескольких аппаратов.
Например, шумомер-виброетр измерит не только уровень шума, но и амплитуду, частоту различных вибраций.
Как выбрать?
При выборе шумомера в первую очередь необходимо учитывать его класс, максимально допустимую погрешность и чувствительность. Хороший шумомер должен выполнять свою главную задачу, дополнительные функции являются делом вкуса.
Например, кому-то вполне удобно пользоваться аппаратами, которые работают от электросети. Тем же, для кого важна портативность, стоит обратить внимание на приборы, работающие на батарейках.
К дополнительным функциям можно отнести подсветку, которая очень помогает при замерах в темных помещениях. USB-порт позволит подключить шумомер к компьютеру, чтобы перебросить зафиксированные данные на жесткий диск и систематизировать их. Прибор может быть оснащен оповещающим сигналом о перегрузке или возможностью отмечать минимальные и максимальные значения. Все эти функции внедряются для повышения эффективности шумомеров и упрощения работы с ними.
Большая часть современных моделей представляет собой цифровые аппараты, оснащенные дисплеем. Шумомеры с большими экранами помимо цифровых значений могут показывать графики, визуализирующие силу звуковых волн.
Модели с аналоговыми экранами сегодня практически не выпускаются из-за недостатков конструкции. Но их все еще можно приобрести, что называется, с рук. Этого делать не стоит. Особенно если аппарат автоматически не фиксирует верхний показатель. Раньше, когда технологии были еще не столь совершенны, от оператора требовалась предельная внимательность. Иначе стрелка отклонялась от показателя максимального шума за долю секунды, и снятые показания уже были некорректными. Цифровые шумомеры лишены такого недостатка.
Важным критерием при выборе, конечно, является цена прибора. Как мы уже сказали выше, самыми дорогими являются представители класса 0. Однако в большинстве случаев такая высокая точность не требуется. Шумомеры 3 класса, соответственно, самые дешевые. 1 и 2 класс находятся примерно в одной ценовой категории.
Также на стоимость влияет наличие вышеупомянутых дополнительных функций. Поэтому стоит заранее определиться, какие из них для вас крайне необходимы, а какие будут бесполезны.
Широкий выбор моделей от разных производителей позволит подобрать шумомер, подходящий именно вам.
Как пользоваться?
Чтобы успешно пользоваться шумомером, необходимо знать стандарты допустимого шума, иначе не получится сделать верные выводы. В нашей стране оптимальным вариантом считаются 40-50 дБ днем и 30-40 дБ ночью. В других странах эти нормы могут быть другими.
В любом случае превышение стандартов негативно скажется на здоровье. Длительное нахождение в шумной обстановке с уровнем от 70 до 90 дБ вызывает головные боли, бессонницу и другие расстройства нервной системы. При звуке от 100 дБ и выше может возникнуть нарушение слуха и даже его постоянная потеря. А 200 дБ способны убить человека, вызвав кровоизлияние в мозг.
Чтобы избежать негативных последствий, нужно воспользоваться шумомером. Делается это относительно легко и не требует дополнительно обучения. Достаточно просто следовать инструкции. В большинстве случае применение ограничивается включением питания и снятием полученных показаний. Прибору требуется некоторое время, чтобы провести вычисления. Длительность зависит от модели. На экран выводится уровень наиболее сильной звуковой волны.
Перед первым применением стоит проверить исправность аппарата. Для этого включите его в тихом помещении. Бесшумной обстановка в принципе быть не может, поэтому шумомер будет регистрировать низкие показатели. Если же он выдает слишком высокие результаты, значит, прибор, скорее всего, неисправен. Обычно это случается из-за испорченных фильтров.
К тому же проводить замеры нужно в соответствующих условиях. В противном случае показания будут некорректными. Во-первых, соблюдение температурного режима от -10 до +50ºС, на морозе шумомер не работает. Во-вторых, атмосферное давление должно составлять от 86 до 108 кПа, а влажность не более 90%. В-третьих, аппарат любого класса имеет определенную погрешность, допустимой считается 0,5 дБ. И стоит помнить, что шумомер в процессе работы тоже издает шум в пределах 30 дБ.
В целом это все, что стоит знать о шумомерах для бытового применения. Если вам часто приходится сталкиваться с неприятным, громким шумом, этот прибор будет вам полезен, чтобы получить и использовать необходимые показания.
О том, как использовать шумомер, смотрите в следующем видео.
Источник