LABORATORIUM NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO

.

Temat : Badanie układu napędowego ze sprzęgłem

indukcyjnym.

Wykonali:

Grupa:

Grupa : ED 8.8 Arkadiusz Nóżka

Data :

Cel ćwiczenia

Praktyczne zapoznanie się z metodyką przeprowadzania pomiarów parametrów środowiska akustycznego, dokonanie oceny uzyskanych wartości w oparciu o obowiązujące normatywy i kryteria ergonomiczne, celem określenia występujących uciążliwości i zagrożeń.

Wprowadzenie teoretyczne

Dźwięki są nierozłączną częścią środowiska otaczającego człowieka. Spełniają one różną rolę i mają różnoraki charakter. Z pojęciem dźwięku wiąże się nierozerwalnie pojęcie słyszenia. Dźwięk określa się jako zaburzenie falowe w ośrodku sprężystym zdolne do wywołania wrażenia słuchowego lub też jako wrażenie słuchowe wywołane przez to zaburzenie. Inaczej mówiąc, dźwięk to zachodzące z odpowiednią prędkością zmiany ciśnienia w powietrzu, wodzie i niektórych innych środowiskach, które to zmiany mogą zostać wykryte np. przez ucho ludzkie i na które organ słuchu reaguje. Najniższa wartość ciśnienia akustycznego (f=1000Hz) wykrywalnego przez ucho ludzkie wynosi średnio 20µPa. Jest to wartość 5·109 razy mniejsza niż wartość normalnego ciśnienia atmosferycznego. Ze względu na bardzo dużą rozpiętość skali natężeń dźwięków oraz w celu zredukowania olbrzymich bezwzględnych wartości liczbowych wprowadzono logarytmiczną (decybelową) skalę pomiarową.

Poziomem odniesienia w skali decybelowej jest poziom 20µPa, czyli próg słyszalności ucha ludzkiego dla 1000Hz. Jest on zdefiniowany jako 0 dB. Ucho ludzkie reaguje na względną zmianę poziomu dźwięku, co najwygodniej jest przedstawić właśnie na skali decybelowej, gdzie w całym zakresie skali 1dB odpowiada takiej samej względnej zmianie ciśnienia akustycznego.

Wszystkie dźwięki są charakteryzowane przez dwie wielkości : poziom ciśnienia akustycznego oraz częstotliwość.

(—22—2:—2D—2P—2V—2b—2l—2x—2„—2'—2ž—2Ş—2¶—2Ć—2Đ—2Ř—2ä—2î—2TâN6^# 6,1995Poziom ciśnienia akustycznego L w decybelach określa się według zależności :

L=10*lg ( p/po )²

w której :

p - wartość skuteczna ciśnienia akustycznego [N/m2]

po - ciśnienie odniesienia 2·10-5 N/m2 (20µPa)

Dźwięk o częstotliwości słyszalnej zawiera się w granicach 20Hz...20000Hz. Dźwięki mieszczące się poniżej dolnej granicy noszą nazwę infradźwięków, natomiast górnej - ultradźwięków.

Wyrażeniem subiektywnym związanym z poziomem ciśnienia akustycznego jest głośność. Głośność zależy nie tylko od fizycznego poziomu dźwięku, ale również od właściwości percepcyjnej ucha. Ucho ludzkie nie jest jednakowo czułe na wszystkie częstotliwości. Najczulszy zakres szczególnie dla małych poziomów ciśnienia akustycznego znajduje się pomiędzy 2kHz a 5kHz, najmniej czuły leży przy częstotliwościach najniższych. Z faktu, że głośność jest wrażeniem subiektywnym przyjęto ją określać w odniesieniu do głośności tonu o ustalonej częstotliwości i natężeniu. Jako ton odniesienia przyjęto ton o częstotliwości 1000Hz (40dB).

W celu dokonania pomiarów, które by uwzględniały charakterystyczne cechy słuchu (głównie zmianę czułości w funkcji częstotliwości), skonstruowano specjalne filtry korekcyjne A, B, C i D. Filtr typu A aproksymuje krzywe o jednakowej głośności przy niskich poziomach ciśnienia dźwięku, filtr B przy średnich poziomach, zaś C przy poziomach wysokich. Filtr korekcyjny typu D przeznaczony jest do pomiaru hałasów samolotów.

Dźwięki charakteryzują się dużą różnorodnością, której ogólnymi wyróżnikami są rozpiętości poziomów natężenia dźwięków oraz zakresy ich częstotliwości. Nie wnikając w tym miejscu w subtelności struktury fizycznej dźwięków można wyróżnić ich różną rolę i różnoraki charakter. Sygnał telefonu, klakson samochodowy czy pukanie do drzwi wymagają określonej reakcji osoby lub osób, dla których dźwięk był przeznaczony. Dźwięk służy również do komunikacji między ludźmi, począwszy od alarmu a skończywszy na porozumiewaniu się podczas rozmowy. Dźwięki mogą dostarczyć uczucia przyjemności np. przy słuchaniu muzyki czy śpiewu. Przeciwieństwem do dźwięków wywołujących uczucia przyjemności są dźwięki wywołujące zmęczenie lub zdenerwowanie. Takie dźwięki nazywamy zwykle hałasami lub szumami. Punkt w którym dźwięk zaczyna być uważany za hałas lub szum nie może być określony jednoznacznie i autorytatywnie. Sprawa oceny jest zwykle bardzo subiektywna i zależy w znacznym stopniu od tego, czy jest to dźwięk pożądany czy nie, oraz od stosunku obserwatora do danego dźwięku. Hałasem nazywa się dźwięk o dużym lub bardzo dużym natężeniu, którego pasmo częstotliwości może być ograniczone, a w widmie mogą występować składowe nadające dźwiękowi określony charakter. Widmo hałasów może mieć charakter ciągły i dyskretny. Do hałasu zalicza się trzaski atmosferyczne, uderzenie młota, hałas maszyn, pojazdów itp.

Szum jest dźwiękiem beztonowym, to znaczy dźwiękiem złożonym z nieskończenie wielu składowych, których częstotliwości różnią się nieskończenie mało, a amplitudy są zmienne w czasie, lecz zwykle mają zbliżone wartości. Jest to zatem dźwięk o widmie ciągłym, którego składowe mogą mieć amplitudy zależne lub niezależne od częstotliwości. Do szumów zalicza się dźwięki wynikające z fizycznych właściwości urządzeń elektroakustycznych, a więc np. szum płyty gramofonowej (spowodowany ziarnistością materiału), szumy cieplne elementów elektronicznych oraz całą gamę szumów naturalnych jak szum morza, szum drzew, szelest liści itp.

W akustyce, zgodnie z ogólnie przyjętą definicją, żródła zakłócające to żródła akustyczne generujące hałas (lub szum), czyli dźwięki o dowolnym charakterze akustycznym niepożądane w określonych warunkach dla danej osoby lub pomiaru. Nas szczególnie interesuje aspekt ujemnego wpływu źródeł zakłócających na wyniki pomiaru źródeł zwanych informacyjnymi (i dalszych tego implikacji). Ocena stopnia szkodliwości hałasu, jego niekorzystnego wpływu na organizm ludzki, wydajność pracy i warunki wypoczynku stanowi ważny problem z zakresu ochrony środowiska, obejmujący medycynę, akustykę psychofizjologiczną oraz nauki społeczne.

Ze względu na fakt szkodliwości źródeł zakłócających najbardziej racjonalnym podziałem wszystkich tych źródeł jest ujęcie ich w grupy, w których znajdują się źródła zakłóceń o jednakowych lub podobnych możliwościach ich zwalczania lub neutralizowania ich wpływu na źródła informacyjne.

Do pierwszej grupy należałoby zaliczyć takie źródła dźwięków (przebiegów wibroakustycznych), których efekty są łatwe do usunięcia. Są to na ogól zakłócenia obce np. hałas w pomieszczeniu, w którym chcemy dokonać określonego pomiaru, trzaski od złych styków, tętnienia spowodowane złą filtracją czy oddziaływanie sąsiednich urządzeń i maszyn.

Do drugiej grupy można zaliczyć takie źródła, które mogą być zlikwidowane lub zneutralizowane, ale wymagają bardziej skomplikowanych metod zwalczania np. przesłuch, szum mikrofonowy itp.

Do trzeciej grupy można zaliczyć takie źródła zakłóceń, których usunięcie jest bardzo trudne, a niekiedy ekonomicznie nieopłacalne. W procedurze neutralizacji źródeł z tej grupy muszą być stosowane specjalne urządzenia lub metody pomiarowe zmniejszające wpływ tych źródeł na źródła informacyjne.

Do grupy czwartej zalicza się takie źródła zakłóceń, które zasadniczo nie mogą być usunięte, gdyż powstają w ścisłym związku z istnieniem materii, prądu elektrycznego lub budowy wieloźródłowego obiektu. Przykładami zakłóceń z tej grupy mogą być np. efekt śrutowy, szumy cieplne itp.

Analogicznie do sytuacji, w których źródło informacyjne staje się źródłem zakłócającym, tak źródło zakłócające w swoim klasycznym znaczeniu, będąc obiektem pomiarów do celów np. klasyfikacji automatycznej, staje się źródłem informacyjnym. Wynik pomiaru przetwarzania dźwięku i sygnału z takiego źródła może być użyteczny w procesie diagnostyki lub zwalczania hałasu. Przykładami takich sytuacji może być pomiar hałasu drogowego.

Jak wynika z powyższych rozważań i przykładów, podział na źródła informacyjne i zakłócające w zasadzie jest podziałem umownym, tzn. zależy od konkretnej sytuacji. Inaczej mówiąc zależy od tego, który obiekt lub jego element jest przedmiotem badań jako źródło dźwięku, chociaż w większości przypadków jesteśmy w stanie natychmiast określić, które źródło jest źródłem informacyjnym, a które zakłócającym. Tylko w nielicznych sytuacjach może to sprawiać trudności.

Wnioski

Dopuszczalna wartość poziomu dźwięku ze względu na ochronę słuchu i zdrowia dla wszystkich stanowisk pracy jest równa 85dB. Wartość ta została osiągnięta przy pierwszym pomiarze (0.5m, ręka) oraz przekroczona o 1dB w trzecim pomiarze (1.5m, ręka, większy szum). Takie natężenie (przy stałej ekspozycji) oprócz ujemnego wpływu na efekty pracy może być szkodliwe dla zdrowia. Przy pomiarze widmowym poziomu natężenia dźwięku musieliśmy posłużyć się z konieczności krzywą odniesienia N-80 (z powodu braku danych dla krzywej N-75). Przy pomiarach z ręki w odległości 0.5m wartości dopuszczalne zostały przekroczone dla częstotliwości 250,500 i 1000Hz. Wartości dopuszczalne zostały przekroczone również dla pomiarów z ręki znajdującej się w odległości 1.5m przy zwiększonym poziomie szumu. Przekroczenie granic dopuszczalnych miało tu miejsce dla częstotliwości 1 oraz 2kHz. Przesunięcie częstotliwości przy których nastąpiło przekroczenie wartości dopuszczalnych względem pomiaru z ręki w odległości 0.5m (w stronę wyższych częstotliwości) może posiadać negatywne skutki gdyż właśnie w granicach 2-3kHz ucho ludzkie posiada największą czułość, a co za tym idzie jest bardziej niż w zakresie innych częstotliwości narażone na szkodliwe działanie hałasu. Należy w tym miejscu nadmienić, że nie oznacza to mniejszej szkodliwości hałasu o innych częstotliwościach na cały organizm człowieka. Jako przykład można podać tu dźwięki o częstotliwości ok. 7Hz które nie są słyszalne dla ucha ludzkiego, jednak przy dłuższym oddziaływaniu na człowieka mogą doprowadzić np. do utraty równowagi psychicznej.

(—22—2:—2D—2P—2V—2b—2l—2x—2„—2'—2ž—2Ş—2¶—2Ć—2Đ—2Ř—2ä—2î—2TâN6^# 6,1995Wyniki pomiarów natężenia hałasu

a. filtr A

Lp	Stanowisko	Poziom dźwięku A [dB ]
		Wartość zmierzona	Dopuszczalny równoważny	Przekrocze-nie
1	ręka - 0.5 m	85	85	-
2	ręka - 1.5 m	82	85	-
3	ręka - 1.5 m (większy szum)	86	85	1

b. pomiar widmowy

Lp		Poziom ciśnienia akustycznego w pasmach oktawowych w dB dla częstotliwości [ Hz ]
		31.5	63	125	250	500	1k	2k	4k	8k	16k
1		52	735	81	86	89	82	745	69	665	575
2		48	67	775	78	76	78	71	65	605	50
3		465	66	64	73	755	845	80	70	655	56
War. dop dla krzy wej N-80		1099	987	916	846	827	80	777	759	744	731
1	Prze kro cze nie	-	-	-	1.4	6.3	2	-	-	-	-
2		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
3		-	-	-	-	-	4.5	2.3	-	-	-

POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI

I INFORMATYKI

---