Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 2

KMiW, WIMiR AGH

1

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

Ćwiczenie Nr 2 Analiza sygnałów wibroakustycznych w dziedzinie czasu
/Dr inż.Tadeusz Wszołek, (galaxy.uci.agh.edu.pl/~twszolek)/

1. Wprowadzenie

a) Parametryzacja sygnału wibroakustycznego w dziedzinie czasu
b) Ciśnienie akustyczne, poziom równoważny (LEQ), poziom ekspozycyjny (SEL),

poziom maksymalny (MAXL), minimalny (LMIN), wartość szczytowa (PEAK)

c) Związek pomiędzy LEQ i SEL
d) Stała czasowa F, S, IMP.
e) Kalibracja toru pomiarowego – źródła wzorcowe drgań i hałasu

2. Program ćwiczenia:

a) Pomiar poziomów LEQ i SEL
b) Pomiar widma FFT ( Fast Fourier Transformation) sygnału przyspieszeń drgań –

wpływ uśredniania na wynik pomiaru.

Ad.1.Wprowadzenie
Parametryzacja sygnału wibroakustycznego w dziedzinie czasu
Ciśnienie akustyczne i poziom ciśnienia akustycznego (L), poziom równoważny (LEQ),
poziom ekspozycyjny (SEL), poziom maksymalny (MAXL), minimalny (LMIN), wartość
szczytowa (PEAK)
Związek pomiędzy LEQ i SEL
przyjmując 20

µPa jako poziom odniesienia, p

0

.

Poziom ciśnienia akustycznego

0

10

2

0

10

log

20

log

10

p

p

p

p

L

p

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

Równoważny poziom dźwięku A – L

Aeq,T

Poziom uśredniony za czas pomiaru. Może być rozważany jako wartość mająca ten sam
skutek energetyczny co poziom stały o tej samej wartości. Definiowany jest jako

⎥

⎥
⎦

⎤

⎢

⎢
⎣

⎡

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

∫

T

A

T

Aeq

dt

p

t

p

T

L

0

2

0

,

)

(

1

log

10

gdzie T – całkowity czas pomiaru
p

A

(t) – ciśnie akustyczne filtrowane wg filtru A

p

0

– ciśnienie odniesienia ( 20

µPa)

W praktyce korzystamy z poniższej zależności:

(

)

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

∑

=

n

i

L

i

T

Aeq

Ai

t

T

L

1

1

.

0

,

10

1

log

10

Wartości poziomów maksymalnych L

Amax

i minimalnych L

Amin

wyznaczane są do określenia

fluktuacji poziomu w czasie ( składowej dynamicznej sygnału ).

Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 2

KMiW, WIMiR AGH

2

Poziomy statystyczne
W przypadku hałasów o widmie ciągłym i dużej dynamice zmian poziomów, rozkład
prawdopodobieństwa występowania hałasów o określonym poziomie jest zbliżony do
rozkładu normalnego ( krzywa Gaussa). Wówczas

∑

=

=

n

i

x

i

P

x

P

1

)

(

)

(

, %

gdzie P

i(x)

– prawdopodobieństwo wystąpienia klasy i

%

100

1

)

(

T

t

P

n

i

i

x

i

∑

=

=

gdzie: t

i

– czas pojedynczego trwania przedziału, w którym poziom hałasu przynależy do

klasy i, s
T – sumaryczny czas działania hałasu we wszystkich klasach.

Krzywa gęstości skumulowanej

Z krzywej tej można wyznaczyć wartości poziomów statystycznych. Przyrządy pomiarowe
wyposażone są zazwyczaj w możliwość odczytu wartości:
L

99

, L

95

, L

90

L

50

, L

10

, L

5

, L

1

Poziom ekspozycyjny
Poziom ekspozycyjny pojedynczego zdarzenia akustycznego definiowany jest jako taki sam
poziom, który trwałby 1 s i dostarczyłby do odbiorcy tę samą ilość energii. Jest to poziom
równoważny normalizowany do czasu trwania 1 s.

⎥

⎥
⎦

⎤

⎢

⎢
⎣

⎡

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

=

∫

dt

p

t

p

t

L

SEL

t

t

A

AE

2

0

0

2

1

)

(

1

log

10

gdzie:
p

A

(t) – ciśnienia akustyczne, filtrowane wg filtru A;

p

0

– ciśnienie odniesienia, 20

µPa

Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 2

KMiW, WIMiR AGH

3

t

0

- czas odniesienia, t

0

=1s

t

2

-t

1

– czas trwania zdarzenia, s

Praktyczne zależności:

(

)

Aeq

L

AE

t

L

1

.

0

10

log

10

=

, gdzie t – czas trwania zdarzenia, s

L

Aeq

– poziom równoważny, dB

Zależność pomiędzy poziomem równoważnym , a poziomem ekspozycyjnym
• dla pojedynczego zdarzenia

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+

=

T

t

L

L

AE

T

Aeq

0

,

log

10

• dla n zdarzeń:

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=

∑

=

n

i

L

T

Aeq

i

AE

T

t

L

1

1

.

0

0

,

10

log

10

Poziom ekspozycyjny jest wygodny do ocen hałasów przejściowych i krótkotrwałych
pojedynczych zdarzeń, np. przejazd samochodu, pociągu, przelot samolotu itp., ujmuje
bowiem poziom hałasu i czas trwania danego zdarzenia

Stała czasowa F (FAST) , S (SLOW), IMP.
Kalibracja toru pomiarowego – źródła wzorcowe drgań i hałasu

Ad.2. Program ćwiczenia
Kalibracja toru pomiarowego analizatorów sygnałów wibroakustycznych - SVAN 945A oraz
SVAN 912AE.
Pomiar poziomów LEQ i SEL zdarzeń akustycznych o różnych długościach czasu trwania.
Wizualizacja wpływu sposobu uśredniania na pomiar widma FFT

Sprawozdanie
W sprawozdaniu należy zamieścić:

• Krótki opis zastosowanej aparatury oraz przebiegu ćwiczenia.
• Wyniki pomiarów – odczytanych z przyrządów pomiarowych.

• Ekstrapolacja wyniku pomiaru z krótkiej próbki czasowej na cały czas zdarzenia

akustycznego.

• Porównanie wyników końcowych obliczonych z poziomów ekspozycyjnych i

równoważnych cząstkowych zdarzeń akustycznych.

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]. Strony internetowe firm – producentów aparatury: Bruel and Kjaer, GRAS, Norsonic,

SVANTEK, Dytran, PCB.

[6]. PN ISO 1996-1,2,3:1999. Akustyka. Opis i pomiary hałasu środowiskowego.