Исследование шума. Приборы для измерения шума

Измеритель уровня звука

Аналоговый VU-измеритель

Измеритель уровня звука - измерительный прибор, применяемый в звукотехнике для определения уровня звукового сигнала. Звук измеряется в децибелах (дБ). Это логарифмические единицы, которые хорошо отражают характеристику слуха , поскольку слух человека ощущает только относительные изменения акустического давления.

Единицы измерения

Измерение уровня в децибелах означает сравнение данного измеряемого уровня с неким опорным «нулевым» уровнем, обозначенным как 0 дБ . Таким образом, обозначение «0 дБ» - это так называемый «относительный нулевой» уровень, указывающий лишь на то, что уровень данного сигнала точно равен некоему уровню, условно принятому для данной точки тракта в качестве опорного, номинального. Уровень, превышающий опорный, обозначается в децибелах со знаком «плюс» (например, +3 дБ), а меньший опорного - в децибелах со знаком «минус» (например, −6 дБ).

В студиях вещания и звукозаписи принято использовать величину дБu . В этом случае измеряемое напряжение сравнивается с так называемым абсолютным нулевым уровнем. Это напряжение принимается равным 0,775 В. Эта немного неудобная для запоминания цифра пришла в студийную практику из тех областей звукотехники, где для оценки уровня сигнала важнее измерять не его напряжение, а электрическую мощность. И тогда можно было бы уровень оценивать в единицах дБm, сравнивая данную мощность с опорной, за которую принимается 1 мВт на сопротивлении 600 Ом. (Такое сопротивление характерно, например, для медной телефонной линии связи).

В области акустических измерений пользуются теми же децибелами, но уже для обозначения уровня звукового давления (SPL ). В этом случае за опорную величину 0 дБ SPL принимается звуковое давление, равное 2 × 10 −5 Па, то есть звук, соответствующий порогу слухового ощущения. А уровень мощности акустического сигнала, соответствующий этому порогу, измеряют в дБ PWL по отношению к опорной величине, равной 10 −12 Вт.

В цифровой звукотехнике широко используется оценка уровня в единицах дБFS , то есть выраженными в децибелах величинами сигнала по отношению к полной шкале измерительного прибора (FS - Full Scale). В таком случае аналоговый опорный уровень 0 дБu будет равен цифровому значению −18 дБFS (согласно EBU R68 для России и некоторых стран Европы).

Типы измерителей уровня звука

Выделяют три типа измерителей уровня звука:

измеритель средних значений (VU-meter , или «волюметр») - изначально аналоговый стрелочный прибор, динамические характеристики которого определяются инерционными параметрами стрелочного индикатора. Был разработан в 1939 году Bell Labs , CBS и NBC для измерения и стандартизации уровней в телефонных линиях. В последнее время такие измерители часто делаются не со стрелочными индикаторами, а со светодиодными или иными световыми указателями. Постоянная времени измерительной схемы для этого типа измерителей уровня составляет 300 миллисекунд, что наиболее приближенно отражает субъективно воспринимаемую человеком громкость.

измеритель действующих значений (RMS , среднеквадратичный) показывает величину напряжения, пропорциональную реальной долговременной мощности сигнала, его «тепловой эквивалент». Лучшие RMS-измерители построены с использованием термопреобразователей - исследуемое напряжение нагревает термоэлемент, по температуре которого и судят о величине напряжения. В связи с излишней инерционностью, применяют для измерения уровня шумов.

пиковый измеритель (PPM ):

точный пиковый измеритель (True PPM) - отражает точные пиковые значения уровня независимо от длительности звукового сигнала.
квазипиковый измеритель (QPPM) - показывает пиковые значения уровней сигнала, превышающие заданную длительность времени интеграции. Значения меньшей длительности, чем время интеграции будут отображаться с меньшим уровнем, чем при измерении True PPM. Квазипиковый измеритель должен иметь время интеграции 5 миллисекунд.
выборочный пиковый измеритель (SPPM) - измеритель для цифровой звукозаписи, который показывает значения выборки цифрового сигнала. Может иметь одновременно характеристики точного и квазипикового измерителя.

Время интеграции - это величина, характеризующая быстродействие измерителя. Определяется длительностью такой одиночной тональной посылки, при которой указатель индикатора доходит до отметки в −2 дБ. Время возврата - это время, за которое указатель индикатора после отключения от его входа сигнала номинального уровня опускается до отметки в −20 дБ. В отличие от квазипиковых, у VU-измерителей нет двух разных времен интеграции и возврата, а есть только одно, одинаковое для обоих направлений перемещения указателя, оно называется постоянной времени . В механических (стрелочных) приборах это время определяется конструктивными особенностями их подвижной системы.

С появлением светодиодных индикаторов появилась возможность совмещать VU или RMS и пиковые измерители на одной шкале . Также применение светодиодов позволило удерживать индикацию максимального значения «точкой», называемой Peak Hold. Из-за достаточно большого времени её зависания (1-3 с) нет необходимости постоянно следить за индикатором.

См. также

Литература

Михаил Чернецкий Контрольно-измерительное оборудование // Звукорежиссер : журнал. - 2000. - № 3.
Михаил Чернецкий Что мы измеряем? // Звукорежиссер : журнал. - 1998. - № 0.
Владимир Островский Регулирование уровней // Звукорежиссер : журнал. - 1999. - № 3.
Борис Меерзон Регулировка уровня сигнала в записи и вещании // Звукорежиссер : журнал. - 2005. - № 8.

Категории:

Радиоизмерительные приборы
Электроизмерительные приборы
Измерительные приборы
Звукозапись
Инструменты и технологии монтажа холодильного оборудования

Wikimedia Foundation . 2010 .

Звуки окружают нас повсюду - лишь в редких случаях современный человек может полностью погрузиться в тишину. В связи с этим возрастает значение регуляции шумовых параметров. На рабочих местах, к примеру, предъявляются специальные требования по организации условий труда. В перечень таких требований непременно входят и оптимальные показатели воздействия звука. Однако, исследование шума может потребоваться и в других ситуациях - в медицинском учреждении, в общественных местах и, разумеется, в домашних условиях. Для этой цели используют специальные приборы - шумомеры. Но для начала стоит разобраться с самой природой звука.

Источники звука

Большая часть источников городского шума формируется антропогенными Например, автотранспортом, воздушными потоками, которые проходят между зданиями, инженерно-техническими системами и т. д. Как правило, причины шума такого рода носят негативный характер, поскольку в них преобладают низкие частоты, а также хаотичная смена акцентов по всему спектру. Об этом можно судить особенно по работе промпредприятий и

Разумеется, наиболее благоприятная, с точки зрения акустики, обстановка отмечается за пределами города. В данном случае источником выступает сама природа. Одним из наиболее успокаивающих и расслабляющих является шум моря, который характеризуется периодическими и выраженными колебаниями. Неспешное и монотонное звучание создает неповторимый и привлекающий морской ритм, способствующий укреплению нервной системы.

Устройство приборов

На современном рынке шумомеров сегодня популярны цифровые приборы. Они имеют небольшие размеры и надежный пластиковый корпус, который дополняется микрофоном - впрочем, этот элемент может быть интегрирован внутрь устройства. В состав прибора также входит усилитель, элементы фильтрации, индикатор и детектор. Собственно, человеческое ухо имеет много схожих по функциональности частей. В свою очередь, специальная техника позволяет выполнять исследование шума с фиксацией нескольких параметров одновременно. Фильтры улавливают звуки с разными частотами, а информация о проведенных замерах отражается на экранах в децибелах. Что касается питания, то большинство шумомеров работают от аккумулятора, заряд которого может варьироваться от 50 до 70 ч.

Принцип работы

Что касается принципа действия, то в данном случае уместнее сравнение прибора с микрофоном. Главное отличие будет заключаться в том, что шумомер взаимодействует в процессе измерения с вольтметром, отградуированным в децибелах. Так как сигнал электрического потока на выходе с микрофона эквивалентен исходному шуму, добавка в уровне акустического давления, которое действует на мембрану, будет вызывать аналогичный прирост напряжения тока при поступлении в вольтметр. На этом принципе и строится измерение шума, показатели которого отражаются на дисплее. Для выполнения замеров показателей сигнал пропускают через специальные фильтры - это делается в момент, когда он находится на пути от микрофона к вольтметру.

Поскольку способность уха к восприятию звука определяется не только частотными свойствами шума, но и его интенсивностью, в приборах предусматривается несколько видов элементов фильтрации. Выбор конкретного устройства зависит от того, какими характеристиками обладает допустимый шум на участке проведения измерений. Фильтры дают возможность имитации амплитудно-частотного спектра в условиях заданной мощности шума.

Технико-эксплуатационные характеристики

Производители стремятся разграничивать модели, рассчитанные исключительно на измерение громкости, и аппараты для универсальных замеров. Тем не менее уровень громкости остается одной из ключевых характеристик практически всех шумомеров - этот показатель варьируется от 30 до 130 дБ. Важно отметить одну особенность измерителей шума. Некоторые модели при работе в условиях, когда коэффициент звука превышает максимальную планку шкалы, вовсе не производят исследование шума из-за ограничений своих возможностей. Следующая характеристика - точность измерений. Это качество определяется погрешностью, которая может составлять от 1 до 1,5 дБ. Соответственно, чем меньше отклонение в измерениях шумомера, тем выше его точность. На работу приборов может оказывать влияние температурный режим. Например, если указывается диапазон от 0 до 40 °С, то аппарат можно использовать на открытой местности.

Производители

На рынке можно найти устройства как от специализированных производителей измерительного оборудования, так и продукцию от известных строительных брендов. К первой категории стоит отнести модели Testo, которые можно назвать лучшими в классе. Они отличаются широким емкими аккумуляторами и большим спектром замеров по децибелам. Однако, устройства этой марки самые дорогие - в среднем от 20 до 30 тыс. руб. Если планируется исследование шума в бытовых условиях, то можно обратить внимание на продукцию Geo-Fennel и ADA. Во-первых, модели этих производителей обеспечивают неплохую точность замеров, а во-вторых, они доступны по цене - в среднем такие аппараты стоят 3-4 тыс. руб.

MI 6301 FonS - специализированный прибор для измерения и анализа уровня звука класса 1 (комплект MI 6301 PR) или класса 2 (комплект MI 6301 EU). Прибор имеет два независимых измерительных канала, которые могут быть настроены на различное частотное и временное взвешивание. С помощью прибора может быть осуществлен октавный и третьоктавный спектральный анализ звука. Помимо оптимального набора измерительных функций, прибор имеет внутреннюю память, USB-интерфейс для связи с ПК и профессиональное ПО, что обеспечивает удобство хранения, обработки и анализа результатов.

Функции MI 6301 FonS:
Измерение уровня звука с временным взвешиванием;
Измерение уровня звука, усредненного по времени, или эквивалентного непрерывного уровня звука;
Измерение уровня звука с максимальным временным взвешиванием;
Измерение уровня звука с минимальным временным взвешиванием;
Измерение максимального уровня звука;
Измерение уровня звукового воздействия;
Измерение процентиля уровня звукового давления.

Отличительные особенности MI 6301 FonS:

Измерение уровня звука датчиками звука класса 1(MI 6301 РR) или класса 2 (MI 6301 EU) по двум независимым каналам измерения, с возможностью настройки их на различное временное и частотное взвешивание.
Октавный и третьоктавный спектральный анализ звука в соответствии со стандартом IEC 61260
Синхронное измерение и вычисление 19 параметров для анализа уровня звука.
Ветрозащитная насадка и пластиковый защитный экран обеспечивают надежность MI 6301 EU
Прибор FonS
Звуковой датчик, класс 2
Ветрозащитная насадка
Пластиковый защитный экран
Сумка для переноски
ПО SoundLink LITE
Интерфейсный кабель USB
Сетевой адаптер + 6 аккумуляторных NiMH батарей
Адаптер для треноги
Руководство по эксплуатации
Свидетельство о калибровке
Свидетельство о калибровке стандарта ISO MI 6301 PR
Комплект MI 6301 EU
Звуковой датчик класса 1 (А 1146) вместо датчика класса 2 (А 1151) измерений в случае наличия пыли или ветра, которые часто присутствуют в производственных помещениях.
Встроенная память имеет двухуровневую структуру и рассчитана на 2000 измерений.
ПО SoundLink LITE позволяет загружать результаты измерений из прибора в ПК и представлять их в табличной форме.
Опциональное ПО SoundLink PRO предназначено для последующей обработки и анализа полученных результатов измерений, представления их в виде таблиц и диаграмм и создания протоколов измерений.
Размеры: 110 x 85 х 220 мм.
Масса (без аксессуаров): 0,56 кг.

Шумомер — это измерительный прибор, служащий для объективного определения уровня шума различной природы. Механические, электромагнитные, гидравлические и аэродинамические звуковые колебания определенных частот негативно влияют на здоровье человека. По этой причине шумомеры широко востребованы специалистами по производственной безопасности и в подразделениях по охране труда и здоровья на промышленных предприятиях; в исследовательских лабораториях; на самолетах и вертолетах гражданской авиации; в экологических организациях; при испытаниях РЭА и звуковой аппаратуры; на строительных площадках и прочих объектах, где необходим контроль шумоакусических параметров.

Принцип действия

Шумомер состоит из нескольких обязательных элементов, которые работают по следующей схеме. Звук улавливается чувствительным микрофоном ненаправленного действия. Акустическое давление на мембрану преобразуется в переменное электрическое напряжение. Затем, пройдя через усилитель, сигнал идет на фильтры (малой, средней или большой громкости), где выделяется тип шумов. С помощью детектора, по сути являющегося вольтметром со шкалой в дБ, пользователь получает информацию на индикаторе.

Преимущества современных моделей шумомеров:

возможность подключения к компьютеру для ускорения обработки данных;
жидкокристаллический (или OLED) экран высокого разрешения;
проведение экспресс-анализа;
питание от аккумуляторных батарей;
эргономичность;
безопасность в работе, удобное и понятное управление;
устойчивость к воздействию окружающей среды;
энергонезависимая память;
сравнение результатов измерений;
возможность записи шума в подходящем формате.

Хотя принцип работы абсолютно всех шумомеров одинаков, они различаются по функционалу и наличию опций. Соответственно, в зависимости от класса точности устройства, его дополнительных возможностей, удобства в использовании, а также и от фирмы-производителя варьируются и цены на модели. Подробнее ознакомившись в карточке товара с характеристиками шумомеров, можно подобрать прибор, подходящий именно для ваших целей.