Hogyan válasszuk ki a legjobb hangnyomásszint-mérőt a pontos zajméréshez

Hangnyomásszint-mérő vásárlása furcsa élmény. Tucatnyi hangszer majdnem teljesen egyforma, egy szűk ársávon belül van, és mindegyik „nagy pontosságot” ígér. A termékfotón ritkán láthatók azok a különbségek, amelyek ténylegesen eldöntik, hogy adatai túlélik-e a vizsgálatot. A mikrofonkapszulában laknak, a tűrésosztályban, amelyre a műszert jóváhagyták, abban a frekvenciatartományban, amit őszintén lefed, és abban az információban, amit a mérés végeztével visszaad.

Munkanapjainkat zaj- és rezgésmérő láncok építésével töltjük, így a véleményünk gyakorlatias: nincs egyetlen legjobb hangnyomásszint-mérő, csak a műszer és a munka között a legjobb párosítás. Ez az útmutató végigvezeti, hogy valójában mit mérnek ezek a műszerek, hogyan működik az 1. és 2. osztályú megkülönböztetés, mikor nem elég a kézi mérőműszer, és mely specifikációk érdemlik meg a figyelmet, mielőtt elkötelezné magát.

Mit mér a hangnyomásszint-mérő valójában

A hang a légnyomás gyors, apró ingadozása. Egy csendes iroda háttere pascal töredékével mozgatja a levegőt, a normál beszélgetés néhány századpascal, a közeli sugárhajtómű pedig több tíz pascal. Mivel ez a tartomány több millió az egyhez terjed ki, egy logaritmikus skálára, a decibelre tömörítik, 20 mikropascal (µPa) referencianyomással – ez nagyjából a leghalkabb 1 kHz-es hang, amelyet egy fiatal, egészséges fül képes észlelni.

Bármi is legyen az árcédula, minden hangnyomásszint-mérő ugyanazt a négy blokkot tartalmazza. A mikrofonkapszula a nyomást nagyon kis feszültséggé alakítja át. Az előerősítő puffereli ezt a feszültséget, és zaj hozzáadása nélkül hajtja meg a kábelt. A konvertáló és feldolgozó elektronika frekvenciasúlyozást és idősúlyozást alkalmaz a jelre. A kijelző, a memóriakártya vagy a hálózati kapcsolat továbbítja az eredményt a műszerből. Egy olcsó mérőműszer és egy laboratóriumi lánc között nem az architektúra változik, hanem az, hogy az egyes blokkok mennyire hűségesek, és hogy az eredeti jel mennyit tarthat meg.

A csak egy számot mutató mérő sok olyan döntést rejt, amelyet az Ön nevében hoztak. A modellek összehasonlítása előtt segít, ha folyékonyan ismeri a specifikációs lapon található szókincset:

• SPL (dB re 20 µPa): a pillanatnyi hangnyomásszint, ez a szám, amit az emberek értenek, amikor megkérdezik, milyen hangos valami.
• A-súlyozás: olyan szűrő, amely az emberi hallást utánzó módon csillapítja az alacsony frekvenciákat; szinte minden környezeti és munkahelyi zajkorlátozás alapja.
• C-súlyozás és Z (lapos): nehezebb, alacsony frekvenciájú tartalom, súlyozás nélkül, csúcsszintekhez, berendezések teszteléséhez és minden olyan elemzéshez használják, ahol nem szeretné, hogy a műszer véleménye belesüljön az adatokba.
• Időbeli súlyozás: a Gyors, lassú és impulzus válaszgörbék, amelyek azt szabályozzák, hogy a kijelzett szint milyen gyorsan követi a változó jelet.
• Leq: az ekvivalens folyamatos szint, egy meghatározott időszak energiaátlaga, és sokkal jobb összefoglaló egy ingadozó forrásról, mint bármelyik pillanat.
• Lmax, Lmin és Lpeak: a szélsőségeket, a csúcsot sokkal gyorsabban mérik, mint amit a kijelző követni tud.
• Oktáv és harmadik oktáv sávok: a frekvencia szerinti szint, amelyre szüksége van egy hangforrás azonosításához, vagy az eredmény összehasonlításához egy zajértékelési görbével.
• Statisztikai szintek (L10, L50, L90): a mérési időszak 10, 50 és 90 százalékában meghaladták a szinteket, széles körben alkalmazzák a közlekedési és közösségi zajértékelésben.

Az a műszer, amely csak a lista első elemét jelenti, egy átvilágítási eszköz. Egy olyan műszer, amely mindegyiket jelzi, elegendő memóriával és akkumulátor-üzemidővel rendelkezik ahhoz, hogy napokig működjön, egy megfigyelő műszer. Az első őszinte vásárlási döntés annak eldöntése, hogy a kettő közül melyikre van szüksége.

A hangszer illesztése a munkához

Ugyanaz a mérési elv nagyon különböző feladatokat szolgál ki, és a feladatok eltérő igényeket támasztanak a hardverrel szemben. A legtöbb vásárlási hiba abból adódik, hogy olyan hangszert választunk, amely kiválóan alkalmas az adott feladatra, és nem megfelelő az adott feladathoz.

Pontossági osztályok: 1. osztály, 2. osztály és a laboratóriumi lánc

Az IEC 61672-1 két teljesítményosztályt határoz meg a zajszintmérők számára. Az 1. osztályú műszernek szigorúbb tűréshatárokkal kell rendelkeznie szélesebb frekvenciatartományban, mint egy 2. osztályú műszernek, és mindkét osztályt típusjóváhagyással, valamint sok országban az egyes műszerek időszakos ellenőrzésével ellenőrzik. Az 1. osztály általában mindenhol elvárható, ahol az eredmény vitatható – megfelelőségi jelentés, jogi viták, terméknyilatkozatok –, míg a 2. osztály megfelel az általános felméréseknek, átvilágításnak és belső ellenőrzéseknek.

Az osztálycímke azonban leírja a mérőt. Semmit nem mond arról, hogy mennyire jól használta, hogyan volt felszerelve a mikrofon, vagy hogy a mérési láncot aznap ellenőrizték-e. A rossz helyre irányított 1. osztályú mérő, szélvédő nélkül, enyhe szélben, rosszabb adatokat produkál, mint a gondosan használt 2. osztályú mérő.

A harmadik útvonal – egy dinamikus jelanalizátort tápláló mérőmikrofon – teljesen kívül esik a kézi osztályrendszeren. Pontossága az egész lánc sajátja: kapszula, előerősítő, kábelezés, digitalizáló és kalibráció. Ez szabadságot ad, de azt is jelenti, hogy a nyomon követhetőségért az Ön felelőssége.

A mikrofon többet dönt, mint a mérő

Ha kivesz egy ötletet ebből a cikkből, legyen ez: a legtöbb gyakorlati helyzetben a mikrofonkapszula és az előerősítője jóval az elektronika előtt korlátozza a mérés minőségét. Egy precíziós kapszula jól illeszkedő előerősítővel egy közönséges digitalizáló előtt minden alkalommal felülmúlja a kiváló digitalizálót, amelyet egy közepes kapszula táplál.

A mérőkondenzátor-mikrofonok bizonyos okból átmérő szerint vannak megadva. A fél hüvelykes kapszula jó kompromisszumot kínál az érzékenység és a magas frekvenciájú viselkedés között, míg a negyed hüvelykes kapszula feláldozza az érzékenységet a szélesebb, laposabb válasz és a jobb teljesítmény érdekében magas hangszinten és szűk helyeken. A szabadterű, nyomású és véletlenszerű beesési változatok megfelelnek a különböző akusztikus környezeteknek; a rossz választás néhány tized decibel hibával jár magas frekvenciákon, ami számít a laboratóriumok eredményeinek összehasonlításakor.

A polarizáció a másik döntés. A külső polarizált mikrofonok külön 200 V-os tápellátást igényelnek, és kiváló hosszú távú stabilitást biztosítanak. Az előpolarizált (CCP/IEPE) típusok egyszerű állandó áramforrásról működnek, ezért olyan könnyen integrálhatók a modern adatgyűjtő hardverekkel, beleértve a saját akusztikus kondenzátor mikrofoncsaládunkat is, ahol a kapszula, az előerősítő és a tápelrendezés úgy illeszkedik, hogy a kalibrált érzékenység az legyen az érzékenység, amellyel mér.

Mikrofontól adatig: mit ad hozzá az elemző

A kézi mérőórák szándékosan dobják el az információkat. A legtöbbjük a szintet az idő függvényében számolja, és csak az összefoglalót tartja meg. A dinamikus jelanalizátor ennek az ellenkezőjét teszi: eltárolja a nyers, kalibrált hullámformát a mikrofonból, így minden későbbi kérdés – sávszintek, spektrumok, tonalitás, impulzivitás, korreláció a gép sebességével – ugyanabból a rekordból megválaszolható anélkül, hogy másodszor is meg kellene látogatnia a helyszínt.

A követelmények egyszerűen megfogalmazhatók. Az analóg előlapnak állandó áramot kell szolgáltatnia a mikrofonnak, jellemzően néhány milliamper 18–24 voltos feszültség mellett. Az analóg-digitális konverternek 24 bitesnek kell lennie, minden csatornán egyidejű mintavételezéssel, hogy a mikrofonok és a gyorsulásmérők közötti fázisviszonyok megmaradjanak. A mintavételezési frekvenciának meg kell haladnia a legnagyobb érdeklődésre számot tartó frekvencia kétszeresét, és a gyakorlatban ennél lényegesen nagyobb mozgástérre van szükség, ha impulzív eseményeket szeretne rögzíteni, vagy a hullámformát visszajátszani kívánja. Egy nagy sebességű egycsatornás műszer, mint például a ZTU8301C, amely akár 256 kHz-en is mintát vesz, pontosan az a fajta eszköz, amely a mikrofont teljes mérőállomássá varázsolja.

ZT-U8301C 256 kHz-es egycsatornás dinamikus jelanalizátor USB 24 bites egycsatornás analizátor 256 kHz-es mintavételezéssel, IEPE tápellátással és élsimítási szűréssel a mikrofonok mérőállomásokká alakításához. Termék megtekintése →

Ha még nem biztos abban, hogy hol végződik egy általános célú műszer és hol kezdődik az eredeti elemző, akkor ez a rövid magyarázat miben különbözik a dinamikus jelelemző a hagyományos műszertől hasznos hely a kezdéshez.

Amikor egy mikrofon nem elég

Rengeteg zajproblémát nem lehet egyetlen pontról megoldani. A forrás megkeresése egy nagy gépen, a jármű körüli hangtér feltérképezése, az elhaladási zaj mérése vagy az üzem körüli több pozíció monitorozása számos, ugyanabban a pillanatban rögzített csatornától függ. A csatorna-csatorna fázisillesztés fontosabbá válik, mint az abszolút pontosság, mert a hasznos információ a csatornák közötti különbségekben rejlik.

Itt veszi át a csatornaszámot és az adatátvitelt a kapszula specifikációjából. Egy kártya alapú analizátor, mint például a ZTG9232I, 32 csatornával, gigabites Etherneten keresztül, szinkron pillanatképet ad a teljes szerkezetről egy menetben, és lehetővé teszi, hogy ugyanaz a hardver szolgálja ki az akusztikus tömböket és az azokat általában kísérő gyorsulásmérő csatornákat.

ZT-G9232I 32 csatornás Gigabit Ethernet dinamikus jelanalizátor 32 csatornás, 24 bites Ethernet-analizátor szinkron feszültség-, IEPE- és nyúlásgyűjtéshez többpontos rezgés- és zajfigyelésben. Termék megtekintése →

Többpontos munka esetén a kábelezésre és a felvételi időre ugyanolyan gondosan számoljon, mint a csatornákra. A 32 csatornás, magas mintavételezési gyakoriságú rekord meglepően gyorsan kitölti a tárhelyet, és a felvételek indításának, elő-triggerelésének és szegmentálásának képessége gyakran többet jelent, mint a nyers sávszélesség.

Kalibrálás, nyomon követhetőség és helyszíni ellenőrzések

Minden akusztikus mérési lánc sodródik, és minden fontos eredményt meg kell védeni. A rutin egyszerű: helyezzen akusztikus kalibrátort a mikrofonra közvetlenül a mérés előtt, majd közvetlenül utána. Ha a két ellenőrzés kis határon belül megegyezik, a lánc stabilnak tekinthető az időtartamra. Ha nem értenek egyet, a köztük lévő adatok gyanúsak, függetlenül attól, hogy milyen elegánsnak tűnik a spektrum.

A terepi kalibrátorok jellemzően 94 dB és 114 dB 1 kHz-es hangot produkálnak a felszerelt mikrofonon, az IEC 60942 szabványban meghatározott 1. osztályú kalibrátor pedig a megfelelő társ az 1. osztályú mérési lánchoz. A napi ellenőrzések mellett a műszert és a mikrofont meghatározott időközönként vissza kell vinni egy laboratóriumba ellenőrzésre, hogy az eredmények nyomon követhetősége ne függjön egy három éve csendben sodródó készüléktől.

• Környezeti korrekciók. A hőmérséklet, a páratartalom és a statikus nyomás egyaránt befolyásolja a kapszula érzékenységét, és a legnagyobb hatások a működési tartomány szélső pontjain jelentkeznek, nem pedig kényelmes laboratóriumban.
• Szélvédő. A szabadban a szélvédő elengedhetetlen; beszúrási hatása kicsi, de nem nulla, és ezt figyelembe kell venni, amikor az eredményeket decibel töredékével közöljük.
• Háttérzaj. Ha az érdeklődés forrása csak néhány decibellel van a háttér felett, akkor a mért szint részben a háttér. Az általános gyakorlat az, hogy korrekciót alkalmaznak, ha a különbség kicsi, és el kell vetni a mérést, ha a forrás alig haladja meg a hátteret.
• Szerelés és tájolás. A kezelőről, az állványról vagy az alaplapról érkező visszaverődések meghaladhatják magának a műszernek a pontossági osztályát.

Kézi mérő vagy mérőlánc? Döntési út

A választás általában magától megoldódik, ha három kérdésre őszintén válaszol. Meg kell védenie a számot formális kontextusban? Meg kell értened a forrást, nem pedig pusztán számszerűsíteni? Feltesz valaki új kérdést ezekről az adatokról hat hónap múlva?

• Két vagy három „nem” válasz egy 2. osztályú kézi mérőóra mutat, gondosan használt, kalibrátorral ellenőrizve.
• A formális védhetőségre adott „igen” egy 1. osztályú eszközre utal, naplózással és dokumentált ellenőrzési előzményekkel.
• Az "igen" a forrás megértésére vagy a jövőbeni újraelemzésre egy mikrofon- és elemzőláncra mutat, ahol a nyers jel megmarad.

Sok csapat végül mindkettőt készíti: egy kézi mérőt a gyors felmérésekhez, és egy csatornaalapú rendszert a mérésekhez, amelyek jelentéseket készítenek. Ha munkája zajon és vibráción átível, érdemes áttekinteni, hogy a két oldal hogyan illeszkedik egyetlen architektúrába. vibrációs és dinamikus vizsgálórendszerek – közös érzékelők, közös adatgyűjtés és közös elemzési környezet köré épülnek.

Vásárlás előtt ellenőrizendő műszaki adatok

A következő lista az, amelyet bármely jelölt hangszerre alkalmaznánk, függetlenül a márkától vagy az árkategóriától. Dolgozzon végig rajta, és a legtöbb alkalmatlan modell önmagától eltűnik.

1. Mikrofon típusa és átmérője. Ellenőrizze, hogy a kapszula szabadtér, nyomás vagy véletlenszerű előfordulású-e, és hogy prepolarizált vagy külsőleg polarizált-e.
2. Frekvencia tartomány. Azt a tartományt ellenőrizze, amelyre a megadott tűrés ténylegesen vonatkozik, ne azt a tartományt, amelynél a műszer csupán egy számot állít elő.
3. Dinamikus tartomány és önzaj. A széles tartomány csak akkor hasznos, ha az alsó vége valóban elég csendes a legalacsonyabb elvárt szinthez.
4. Súly- és időállandók. Az A, C és Z súlyozás, valamint a gyors, lassú és impulzusos súlyozás lefedi a szabványalapú munka túlnyomó részét.
5. Adatnaplózás és memória. Határozza meg, hány napos felügyelet nélküli felvételt tud tárolni a műszeren, és hogyan lehet lekérni az adatokat.
6. Mintavételi sebesség és bitmélység. Az elemzési munkákhoz keresse a 24 bites konverziót és az egyidejű mintavételezést az összes csatornán.
7. Bemenet típusa és érzékelő teljesítménye. Feszültség-, IEPE- és töltésbemenetek, megfelelő állandó áramellátással a hosszú kábelek számára, nyitva tartsák a lehetőségeket.
8. Csatornaszám. Vásároljon a reálisan elvárt legnagyobb méretért, ne az elképzelhető legkisebb méretért.
9. Interfész és szinkronizálás. USB hordozható egyegységes munkához; Ethernet állandó telepítésekhez és több egység szinkronizálásához.
10. Szoftver és export. Ellenőrizze, hogy az eredmények exportálhatók-e a jelentéskészítési munkafolyamatban már használt formátumokban, szabadalmaztatott konverter nélkül.
11. Kalibrációs útvonal. Győződjön meg arról, hogy a kapszula kalibrálható szabványos terepi kalibrátorral, és laboratóriumban ellenőrizhető.
12. Környezetvédelem. A kültéri és ipari felhasználáshoz olyan csatlakozókra, házakra és kábelekre van szükség, amelyek megfelelnek a feltételeknek.

Hol hibáznak a hangnyomásmérések

Elegendő helyszíni látogatás után ugyanaz a maroknyi hiba jelenik meg újra és újra, és egyiket sem az okozza, hogy a műszer rossz osztályú.

• Szellőben mérés szélvédő nélkül, aztán azon tűnődöm, miért van felfújva az alacsony frekvenciájú szint.
• A forrás és a mikrofon között állni, és inkább a visszaverődést mérni, mint a forrást.
• Csak pár decibellel a háttér felett rögzít egy szintet, és úgy jelenti, mintha csak a forrás lenne.
• Az A-súlyozású adatok felhasználása egy alacsony frekvenciájú probléma vizsgálatára, amelyet az A-súlyozás célja a hangsúlytalanság megszüntetése.
• Megfeledkezve arról, hogy egyetlen Leq érték nem írhat le impulzív forrást, és a csúcsméréseket teljesen kihagyjuk.
• Kalibrálás a felmérés elején és nem a végén, hogy a köztes órákban semmi se igazolja a láncot.
• Csak összefoglaló szintek rögzítése, majd később rájött, hogy az érdekes kérdéshez hullámforma kell.

Figyelje meg, hogy ezek közül a problémák közül hányat oldanak meg nem több pénz elköltésével, hanem úgy, hogy előre eldöntik, mire kell válaszolniuk az adatoknak. Egy rövid írásos, egy oldalas mérési terv a legtöbbet megakadályozza.

A zaj és a vibráció összekapcsolása

A gyakorlatban a hangnyomás ritkán érkezik egyedül. A hangos gép általában vibrál is, és a két mérés ugyanannak a kérdésnek más-más felére ad választ. A mikrofonok rögzítik, amit a kezelő hall; A gyorsulásmérők és az erőérzékelők megmutatják, honnan származik az energia, és hogyan halad át a szerkezeten, mielőtt zajként kisugározna.

Mivel az adatgyűjtési hardver megosztott, a rezgéscsatornák zajméréshez való hozzáadásának határköltsége kicsi. Ugyanaz az elemző egyidejűleg rögzíti a mikrofont, a gyorsulásmérőt és az erőcsatornákat, így a rendeléskövetés, a modális elemzés és az átviteli útvonal vizsgálatok mind egy munkamenetben rögzített adatokon futnak. Ahol az akusztikus méréshez kalibrációs tanúsítványra van szükség, a vibrációs csatornáknak saját kalibrálási útvonalra van szükségük, és mindkettőnek előnyös, ha a gép elindulása előtt együtt ellenőrizzük őket.

Gyakran Ismételt Kérdések

Mindig az 1. osztályú mérő a jobb választás?

Nem automatikusan. Az 1. osztály szigorúbb tűréshatárokat és szélesebb ellenőrzött frekvenciatartományt biztosít, ami elengedhetetlen, ha az eredményt formálisan meg kell védeni. A rutin szűréshez és belső összehasonlításokhoz egy gondosan használt, 2. osztályú műszer tökéletesen használható számokat ad. Ami bármelyik osztályt megbízhatóvá teszi, az a kalibrálási fegyelem és az ésszerű mérési gyakorlat.

Egy okostelefonos alkalmazás helyettesítheti a hangnyomásszint-mérőt?

A telefon mikrofonját beszédre tervezték, nem metrológiára. Frekvenciamenete egyenetlen, automatikus erősítésszabályozása aktív lehet, abszolút érzékenysége nem követhető. A telefonos alkalmazások hasznosak arra, hogy hozzávetőlegesen jelezzék, hogy egy szóköz hangos-e, és semmi esetre sem, amit le kell írni a jelentésben.

Milyen gyakran kell kalibrálni a láncot?

Kivétel nélkül minden mérés előtt és után helyszíni ellenőrzések. A műszer és a kapszula laboratóriumi ellenőrzése az Ön minőségbiztosítási rendszere vagy az Ön által alkalmazott rendelet által meghatározott időközönként. Ha egy helyszíni ellenőrzés az elfogadási határon kívül esik, kezelje az egész munkamenetet gyanúsnak.

Valóban szükségem van oktávsáv adatokra?

Ha tudnia kell, hogy mi a zaj, nem csupán azt, hogy mennyire hangos, akkor igen. Egyetlen A-súlyozású szint semmit sem mond arról, hogy a probléma hangszín, alacsony frekvenciájú vagy szélessávú, és a mérséklési stratégia minden esetben teljesen más. A legtöbb zajbesorolási rendszer a sávadatokat is tartalmazza.

Mennyibe kerül egy jó hangnyomásmérő?

Az árak inkább a képességeket követik, mint a márkát. Egy szűrőmérő, egy 1. osztályú naplózó műszer és egy többcsatornás elemzési lánc három jól elkülöníthető költségvetési sávban helyezkedik el, és az a döntő tényező, hogy melyik sáv felel meg a megválaszolandó kérdéseknek. Megfizethető áron vásárolhat egy osztályt az igényein felül; egy osztállyal lejjebb vásárolni általában a munka megismétlését jelenti.

A legjobb hangnyomásszint-mérő keresése valójában a mérési szándék kérdése. Döntse el, hogy az adatoknak mit kell igazolniuk, meddig kell fennmaradniuk, és ki vizsgálhatja újra, és a specifikációs lap sokkal könnyebben olvasható lesz. Először válassza ki a kapszulát, a második a konverziós elektronikát, és utoljára a házat – majd kalibrálja a teljes láncot, mielőtt egyetlen számban is megbízna. Ez a gondolkodásmód jó szolgálatot tett nekünk hidakon, gépcsarnokokon, laboratóriumokon és építkezéseken, és Ön is jól fog szolgálni.