Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 3

KMiW, WIMiR AGH

1

Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska
Inżynieria Środowiska
Przedmiot: Ochrona przed hałasem i wibracjami

Ćwiczenie Nr 3. Analiza sygnałów wibroakustycznych w dziedzinie częstotliwości
/Dr inż.Tadeusz Wszołek, (galaxy.uci.agh.edu.pl/~twszolek)/

1. Wprowadzenie

a) Parametryzacja sygnału wibroakustycznego w dziedzinie częstotliwości
b) Filtry korekcyjne stosowane w pomiarach hałasu - A,B,C,D
c) Analiza 1/1 i 1/3 oktawowa
d) Analiza FFT

2. Program ćwiczenia:

a) Wizualizacja widm podstawowych sygnałów czasowych- sin, prostokąta i szumu

białego

b) Obliczanie poziomu A i C z widma 1/3 oktawowego sygnału akustycznego
c) Charakterystyki korekcyjne drgań oddziaływujących na ludzi i budynki

Ad.1.Wprowadzenie
Parametryzacja sygnału wibroakustycznego w dziedzinie częstotliwości

• Filtry częstotliwościowe stosowane przy pomiarach hałasu A,B,C, definiowane wg

IEC 804 oraz IEC 61672– tabela z wartościami korekcyjnymi filtrów w pasmach 1/3
oktawowych dostępna na stronie www..

• Analiza 1/1 i 1/3 oktawowa, wg ISO 1260.

• Analiza FFT ( Fast Fourier Transformation)

Poziom dźwięku A i inne
Najlepiej skorelowany z odczuciami subiektywnymi słyszalności dźwięku przez człowieka w
zakresie poziomów 40-70 dB, odpowiada krzywej jednakowej słyszalności 40 fonów.

Filtra A –Podstawowy filtr korekcyjny stosowany do pomiarów wszelkiego rodzaju hałasu, z
wyjątkiem hałasów impulsowych.

Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 3

KMiW, WIMiR AGH

2

Filtry B i C odpowiadają mniej więcej krzywym odpowiednio 70 i 100 fonów. Filtr B w
praktyce b.rzadko stosowany, filtr C – stosowany do pomiarów hałasów o charakterze
impulsowym, np. detonacji.
Filtry D i E ( przez Stevensa) zostały utworzone do estymacji hałasów „widzialnych” i
używany jest do pojedynczych zdarzeń akustycznych - hałasu lotniczego.
Filtr SI zalecany jest do pomiaru zakłóceń mowy ( zaproponowany przez Webster’a)

Poziom dźwięku A możemy wyznaczyć z widma wg poniższej zależności:

∑

=

+

=

n

i

K

L

A

i

A

i

f

L

1

10

10

log

10

gdzie L

fi

– poziom ciśnienia akustycznego w paśmie częstotliwości f

i

, dB

n – liczba pasm częstotliwości,
K

Ai

– poprawka wg krzywej A dla częstotliwości f

i

, dB ( dane w tabeli na stronie www)

Filtry o stałej względnej szerokości pasma – 1/1 i 1/3 oktawy

g

d

śr

f

f

f

=

,

n

n

d

g

f

f

1

2

2

=

=

gdzie:
f

śr

– częstotliwość środkowa filtra,

n – część oktawy filtra, np. n=3 – filtr 1/3 oktawowy, n=12, filtr 1/12 oktawowy,
f

d

, f

g

– częstotliwości odpowiednio dolna i górna filtra

Filtr oktawowy, n=1:

d

g

f

f

2

=

,

d

d

d

śr

f

f

f

f

2

2

=

=

Filtr 1/3 oktawowy ( tercjowy), n=3:

d

g

f

f

3

2

=

,

d

d

d

śr

f

f

f

f

6

3

1

2

2

=

=

Względna szerokość pasma przenoszenia wyrażona w %
Zależność ogólna

%

100

śr

d

g

w

f

f

f

f

−

=

∆

Filtr oktawowy:

%

7

.

70

%

100

2

1

%

100

2

2

%

100

=

=

−

=

−

=

∆

d

d

d

śr

d

g

w

f

f

f

f

f

f

f

Filtr tercjowy:

%

1

.

23

%

100

2

2

%

100

6

1

3

1

=

−

=

−

=

∆

d

d

d

śr

d

g

w

f

f

f

f

f

f

f

Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 3

KMiW, WIMiR AGH

3

Uwaga ogólna:
Zadaniem filtracji jest rozdzielnie sygnału na co najmniej dwie składowe:
• Użyteczną

• Nieużyteczna (szum, zakłócenie)

Ad 2. Program ćwiczenia

• Zapoznanie się z widmami częstotliwościowymi podstawowych sygnałów czasowych

– sinus, prostokąt oraz biały szum – analizator Nor 840.

• Wykonanie pomiarów widma hałasu i drgań w pasmach 1/3 oktawowych w różnych

położeniach mikrofonu oraz przetwornika drgań ( akcelerometra).

Sprawozdanie

• Krótki opis zastosowanej aparatury oraz przebiegu ćwiczenia.

• W sprawozdaniu należy umieścić;
• widma badanych sygnałów czasowych – sinus, prostokąt i biały szum

• wyniki pomiarów widma hałasu i przyspieszeń drgań w formie tabelarycznej i

graficznej ( dane umieszczone będą na stronie www, skąd należy je pobrać)

• Porównanie obu struktur widmowych, poprzez wskazanie charakterystycznych

częstotliwości w sygnale drganiowym i akustycznym.

• Wyniki pomiarowe drgań podane w skali logarytmicznej należy przeliczyć na

wartości liniowe przyspieszeń drgań wg zależności

)

100

(

1

,

0

10

−

=

ai

L

a

[m/s

2

]

gdzie Lai – poziom przyspieszeń drgań, wyrażony w dB, w odniesieniu do 1 m/s

2

= 100 dB.

( 0 dB=10

-5

m/s

2

).

Literatura uzupełniająca:

[1]. Z.Engel – ochrona środowiska przed drganiami i hałasem, PWN, Warszawa 2003.
[2]. A.Gołaś – Metody komputerowe w akustyce wnętrz i środowiska, Kraków AGH, 1995 r.
[3]. Z.Żyszkowski – Miernictwo akustyczne, WNT, Warszawa 1987 r.
[4]. F.A.Everest – podręcznik akustyki, Sonia Draga Sp. z o.o., Katowice, 2004.
[5]. PN ISO 1996-1,2,3:1999. Akustyka. Opis i pomiary hałasu środowiskowego.
[6]. R.Ciesielski, J.Kawecki, E.Maciąg – Ocena wpływu wibracji na budowle i ludzi w budynkach

– Instytut techniki Budowlanej, Warszawa 1993.

[7]. Normy PN-N/01355:1991 oraz ISO 8041