Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 2
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  z
ródła 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 �Pa jako poziom odniesienia, p0.
2
�# ś#
p p
ś# ź#
Lp = 10log10 ś# ź# = 20log10
Poziom ciśnienia akustycznego
p0 p0
�# #
Równoważny poziom dz
więku A  LAeq,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
2
T
Ą# ń#
�# ś#
1 pA(t)
ź#
LAeq,T = 10logó# dtĄ#
+"ś#
ó#T 0 ś# p0 ź# Ą#
�# #
Ł# Ś#
gdzie T  całkowity czas pomiaru
pA(t)  ciśnie akustyczne filtrowane wg filtru A
p0  ciśnienie odniesienia ( 20 �Pa)
W praktyce korzystamy z poniższej zależności:
n
Ą# 1
Ai
LAeq,T = 10logó# (ti100.1L )ń#
"
Ą#
Ł#T i=1 Ś#
Wartości poziomów maksymalnych LAmax i minimalnych LAmin wyznaczane są do określenia
fluktuacji poziomu w czasie ( składowej dynamicznej sygnału ).
KMiW, WIMiR AGH
Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 2
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
P(x) =
"P
i( x)
, %
i=1
gdzie Pi(x)  prawdopodobieństwo wystąpienia klasy i
n
"t
i
i=1
Pi( x) = 100%
T
gdzie: ti  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:
L99, L95, L90 L50, L10, L5, L1
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.
2
t2
Ą# ń#
�# ś#
1 pA(t)
ó#
SEL = LAE = 10log
+"ś# ź# dtĄ#
ó#t t1 ś# p0 ź# Ą#
0 �# #
Ł# Ś#
gdzie:
pA(t)  ciśnienia akustyczne, filtrowane wg filtru A;
p0  ciśnienie odniesienia, 20 �Pa
KMiW, WIMiR AGH
Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 2
3
t0- czas odniesienia, t0=1s
t2-t1  czas trwania zdarzenia, s
Praktyczne zależności:
Aeq
LAE = 10log(t100.1L )
, gdzie t  czas trwania zdarzenia, s
LAeq  poziom równoważny, dB
Zależność pomiędzy poziomem równoważnym , a poziomem ekspozycyjnym
" dla pojedynczego zdarzenia
t0
LAeq,T = LAE +10log�# ś#
ś# ź#
T
�# #
" dla n zdarzeń:
t0 n
Ą#
0.1LAEi
LAeq,T = 10logó#
"10 ń#
Ą#
Ł#T i=1 Ś#
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  z
ródła 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.
KMiW, WIMiR AGH