Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 3
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 dz
więku A i inne
Najlepiej skorelowany z odczuciami subiektywnymi słyszalności dz
więku 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.
KMiW, WIMiR AGH
Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 3
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 dz
więku A możemy wyznaczyć z widma wg poniższej zależności:
L + K
fi Ai
n
10
LA= 10log
"10
i =1
gdzie Lfi  poziom ciśnienia akustycznego w paśmie częstotliwości fi, dB
n  liczba pasm częstotliwości,
KAi  poprawka wg krzywej A dla częstotliwości fi, dB ( dane w tabeli na stronie www)
Filtry o stałej względnej szerokości pasma  1/1 i 1/3 oktawy
1
fg n
= 2 = 2n
fśr = fd fg ,
fd
gdzie:
fśr  częstotliwość środkowa filtra,
n  część oktawy filtra, np. n=3  filtr 1/3 oktawowy, n=12, filtr 1/12 oktawowy,
fd, fg  częstotliwości odpowiednio dolna i górna filtra
Filtr oktawowy, n=1:
fśr = 2 fd fd = 2 fd
fg = 2 fd ,
Filtr 1/3 oktawowy ( tercjowy), n=3:
1
6
3
fśr = 23 fd fd = 2 fd
fg = 2 fd ,
Względna szerokość pasma przenoszenia wyrażona w %
Zależność ogólna
fg - fd
"fw = 100%
fśr
Filtr oktawowy:
fg - fd
2 fd - fd 1
"fw = 100% = 100% = 100% = 70.7%
fśr 2 fd 2
Filtr tercjowy:
1
fg - fd
23 fd - fd
"fw = 100% = 100% = 23.1%
1
fśr
26 fd
KMiW, WIMiR AGH
Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, 3 rok IŚ WGGiIŚ, Ćwiczenie nr 3
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
ai
a = 100,1(L -100) [m/s2]
gdzie Lai  poziom przyspieszeń drgań, wyrażony w dB, w odniesieniu do 1 m/s2 = 100 dB.
( 0 dB=10-5 m/s2 ).
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
KMiW, WIMiR AGH