Doberman-sv.ru

Дом и Быт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет уровень звукового давления на расстоянии

Основной параметр шума — его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты — 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Звуковая мощность

Звуковая мощность определяется, как количество энергии, передаваемой в единицу времени (Вт), которую испускает источник звука. Звуковая мощность не может быть измерена непосредственно и вычисляется через звуковое давление. Существует логарифмическая шкала для мощности звука, аналогичная шкале звукового давления.

Звуковая мощность не зависит от места расположения источника звука или акустических характеристик помещения и поэтому ее удобно использовать для сравнения акустических характеристик различных вентиляторов.

Как правильно выбирать расчётные точки

От выбора расчетных точек зависит правильность всех измерений, проводимых впоследствии. Расчетные точки на местах, где работают люди, где отмечается всего один шумовой источник нужно выбирать следующим образом:

РТ1 на данном рисунке — это расчетная точка, которая находится в зоне прямого звукового отражения;

РТ2 — расчетная точка, отображающая место попадания прямого звукового импульса;

РТ3 — расчетная точка, где происходит отражение звука.

ИШ – источник шума.

В этой статье ты узнаешь, какая дорога лучше — асфальтированная или бетонная?

Здесь тебе интересно будет узнать, какие бывают ограждения для фронтального типа удара.

Уровни звукового давления от различных источников

  • 10 дБ SPL — шёпот;
  • 20 дБ SPL — норма шума в жилых помещениях;
  • 40 дБ SPL — тихий разговор;
  • 50 дБ SPL — разговор средней громкости;
  • 70 дБ SPL — шум пишущей машинки;
  • 80 дБ SPL — шум работающего двигателя грузового автомобиля;
  • 100 дБ SPL — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5—7 м;
  • 110 дБ SPL — шум работающего трактора на расстоянии 1 м;
  • 120 дБ SPL — порог болевого ощущения;
  • 150 дБ SPL — взлёт самолёта;
  • 200 дБ SPL — взрыв атомной бомбы.

Давление свыше 140 дБ SPL может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

по курсу «Безопасность жизнедеятельности»

Схема расположения расчетной точки относительно источников шума в помещении.

Источник шума 3 подвешен, а 1 и 2 находятся на полу. R1=2, R2=8, R3=8. Размеры помещения 10x20x5.

Уровни звуковой мощности источников шума:

УЗД (уровни звукового давления) в расчетной точке при заданных уровнях звуковой мощности нескольких источников шума на каждой (j-той) из восьми октавных полос определяем по следующей формуле:

где — октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;

— коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля в тех случаях, когда расстояние r меньше удвоенного максимального габарита источника (r 2 , определяемая по формуле 4 из СНиП II-12–77.

В = В1000 mj, где

В1000 — постоянная помещения в м 2 на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по таблице 3 [2] в зависимости объема V в м 3 и типа помещения. Так как объем помещения V = LBH = 10 ∙ 20 ∙ 5 = 1000 м 3 и помещение типа 4, то В1000 = = 667 м 2 ;

mj — частотный множитель, определяемый по таблице 4 из СНиП II-12–77 и равен

Частотный множитель mj из среднегеометрических частотах октавных полос в Гц

Каталоги оборудования

Вентиляторы
Кондиционеры
Отопление
Информация
Услуги
Полезные статьи
Cсылки

Что такое шум?

Шумы создаются звуковыми волнами, возникающими при расширении и сжатии в воздухе и других средах. В системах кондиционирования и вентиляции шумы могут возникать и распространяться в воздухе, корпусах воздуховодов, передвигающихся по трубам жидкостях и т.д.

Шумы могут иметь различную частоту и интенсивность.

Скорость распространения звука

Шум распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем световые волны. Скорость звука в воздухе — примерно 330 м/с. В жидкостях и твердых телах скорость распространения шума выше, она зависит от плотности и структуры вещества.

  • Пример: скорость звука в воде равна 1.4 км/с, а в стали — 4.9 км/с.
Частота шума

Основной параметр шума — его частота (число колебаний в секунду). Единица измерения частоты — 1 герц (Гц), равный 1 колебанию звуковой волны в секунду.

Человеческий слух улавливает колебания частот от 20 Гц до 20000Гц. При работе систем кондиционирования учитывают обычно спектр частот от 60 до 4000Гц.

Для физических расчетов слышимая полоса частот делится на 8 групп волн. В каждой группе определена средняя частота: 62 Гц, 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2 кГц, 4 кГц и 8 кГц. Любой шум раскладывается по группам частот, и можно найти распределение звуковой энергии по различным частотам.

Читать еще:  Написать жалобу в мин здравоохранения
Мощность звука

Мощность звука какой-либо установки — это энергия, которая выделяется установкой в виде шума за единицу времени. Измерять силу шума в стандартных единицах мощности неудобно, т.к. спектр звуковых частот очень широк, и мощность звуков отличается на много порядков. Пример: сила шума при поступлении в помещение воздуха под низким давлением равна одной стомиллиардной ватта, а при взлете реактивного самолета сила шума достигает 1000 Вт.

Поэтому уровень мощности звука измеряют в логарифмических единицах — децибелах (дБ). В децибелах сила шума выражается двух- или трехзначными числами, что удобно для расчетов.

Уровень мощности звука в дБ — функция отношения мощности звуковых волн возле источника шума к нулевому значению W0, равному 10-12Вт. Уровень мощности рассчитывается по формуле:

Lw = 10lg(W/W0)

  • Пример: если мощность звука вблизи источника равна 10 Вт, то уровень мощности составит 130 дБ, а если мощность звука равна 0.001 Вт, то уровень мощности — 90 дБ.

Мощность звука и уровень мощности независимы от расстояния до источника шума. Они связаны лишь с параметрами и режимом работы установки, поэтому важны для проектирования и сравнения различных систем кондиционирования и вентиляции.

Уровень мощности нельзя измерить непосредственно, он определяется косвенно специальным оборудованием.

Уровень давления звука

Уровень давления звука Lp — это ощущаемая интенсивность шума, измеряемая в дБ.

Lp = P/P0

Здесь P — давление звука в измеряемом месте, мкПа, а P0 = 2 мкПа — контрольная величина.

Уровень звукового давления зависит от внешних факторов: расстояния до установки, отражения звука и т.д. Наиболее простой вид имеет зависимость уровня давления от расстояния. Если известен уровень мощности шума Lw, то уровень звукового давления Lp в дБ на расстоянии r (в метрах) от источника вычисляется так:

Lp = Lw — lgr — 11

  • Пример: мощность звука холодильного блока равна 78 дБ. Уровень звукового давления на расстоянии 10 м от него равен: (78 — lg10 — 11) дБ = 66 дБ.

Если известен уровень звукового давления Lp1 на расстоянии r1 от источника шума, то уровень звукового давления Lp2 на расстоянии r2 будет вычисляться так:

Lp2 = Lp1 — 20*lg(r2/r1)

  • Пример: Уровень звукового давление на расстоянии 1 м от установки равно 65 дБ. Тогда уровень звукового давления на расстоянии 10 м от нее равен: (65 — 20*lg10) дБ = (65 — 20) дБ = 45 дБ..

Вообще, в открытом пространстве уровень звукового давления снижается на 6 дБ при увеличении расстояния до источника шума в 2 раза. В помещении зависимость будет сложнее из-за поглощения звука поверхностью пола, отражения звука и т.д.

Громкость шума

Чувствительность человека к звукам разной частоты неодинакова. Она максимальна к звукам частотой около 4 кГц, стабильна в диапазоне от 200 до 2000 Гц, и снижается при частоте менее 200 Гц (низкочастотные звуки).

Громкость шума зависит от силы звука и его частоты. Громкость звука оценивают, сравнивая ее с громкостью простого звукового сигнала частотой 1000Гц. Уровень силы звука частотой 1000Гц, столь же громкого, как измераемый шум, называется уровнем громкости данного шума. На приведенной ниже диаграмме показана зависимость силы звука от частоты при постоянной громкости.

При малом уровне громкости человек менее чувствителен к звукам очень низких и высоких частот. При большом звуковом давлении ощущение звука перерастает в болевое ощущение. На чатоте 1 кГц болевой порог соответствует давлению 20 Па и силе звука 10 Вт/кв.м.

Диаграмма кривых равной громкости

Шумовые характеристики оборудования

Шумовые характеристики оборудования представляют в виде таблиц, где содержатся:

  1. уровень мощности шума в дБ с разбивкой по полосам частот
  2. общий уровень звукового давления

Звуковое давление в помещениях нормируется санитарными нормативами, допустимые значения различны для разных частот. Шум, создаваемый системами вентиляции и кондиционирования, принимают на 5 дБ ниже допустимого уровня шума в помещении (СНиП 11-12-77).

Суммирование источников шума

Шум от нескольких источников не соответствует сумме шумов от каждого источника в отдельности. Для двух находящихся рядом установок шум определяется следующим образом:

  1. Если показатели уровня шума одинаковы, то суммарный уровень шума на 3 дБ превышает уровень шума каждой установки.
  2. Если разница уровней шумапревышает 10 дБ, суммарный уровень шума равен величине большего из двух шумов.
    • Например, общий шум от двух установок с уровнями 30 и 60 дБ, равен 60 дБ.
  3. Если разница уровней шума не более 10 дБ, нужно воспользоваться приведенной ниже таблицей. Вычисляем разность уровней шума установок.
    • Например, L1 = 52 дБ, а L2 = 48 дБ. Разность равна 4 дБ. В верхней строке таблицы найдем 4 дБ, тогда в нижней строке видим показатель 1.5 дБ. Прибавим этот показатель к большему уровню шума: 52 дБ + 1.5 дБ = 53.5 дБ. Это и будет общий уровень шума от двух установок.
Читать еще:  Со скольки часов разрешается

Импеданс

Рассматривая звук, в прошлой статье ( читать ) мы выяснили, что звуковая волна зависит от частоты и амплитуды звукового давления. Если тело оказывает большое сопротивление приложенному звуковому давлению, то частицы приобретают малую скорость.

Поэтому импеданс – это удельное акустическое сопротивление среды. Представляет из себя отношение звукового давления к скорости колебаний частиц среды:

Z = p/v

Измеряется в (Па · с)/м или кг/(с · м²).

Удельное акустическое сопротивление для воздуха составляет (при температуре 20 С°) 413 кг/(с · м²). В металле, к примеру, оно составляет 47,7 × 10 кг/(с · м²). Так как в воздухе импеданс достаточно мал, то и излучаемая полезная энергия также мала.

Если рассматривать КПД (коэффициент полезного действия) музыкальных инструментов, голосового аппарата, громкоговорителей и т. п., то оно в воздухе находится в пределах 0,2-1%.

Энергетические параметры

Звуковая волна переносит энергию механических колебаний, значит она имеет энергетические параметры. Среди которых: акустическая энергия P (Дж); мощность W – энергия, переносимая в единицу времени (Вт); интенсивность I – количество энергии, проходящее в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны (Вт/м²); плотность – количество звуковой энергии в единице объёма (Дж/м²).

Уровни звукового давления (анг. SPL, sound pressure level)

Восприятие громкости человеком происходит не по линейному закону, пропорционально амплитуде колебаний, а по логарифмическому. Поэтому для определения параметров звука применяют логарифмические шкалы.

Человек различает огромный диапазон изменения звукового давления от тихого 2 × 10 ⁻⁵ Па до очень громкого 20 Па. Разница составляет 10⁶.

Использовать такую школу очень неудобно. Поэтому в измерительных приборах пользуются логарифмическими единицами – децибелами (дБ). Эта единица происходит от другой – бел, который равен десятикратному изменению интенсивности звука. Однако бел – единица крупная и неудобная для измерений. Поэтому применяется её десятая часть – децибел.

Уровень звукового давления определяется как:

L = 20 lg p/p₀

Например, если звуковое давление p = 2 Па, то уровень звукового давления равен: L = 20 lg (2 Па/(2 × 10 ⁻⁵) Па) = 20 lg (1 × 10⁺⁵) = 20 × 5 = 100 дБ.

Один децибел – примерно та наименьшая разница в громкости, которую человеческое ухо может почувствовать.

Полезно запомнить следующее. Изменение громкости в 3 дБ равно отношению 2:1. Поэтому если мы берем два одинаковых источника звука, т. е. удваиваем мощность, то громкость увеличиться на 3 дБ. Например, если к голосу присоединяется ещё один, равный по громкости, то уровень звука увеличится на 3 дБ. Если нужно ещё увеличить на 3 дБ, потребуется вдвое увеличить имеющийся состав.

Также можно обратиться к следующей таблице (в ней показано на сколько дБ нужно убавить, чтобы получить звучание в 2 раза тише, в 3 и т. д.):

Для определения суммарного уровня давления нескольких инструментов их никогда не складывают. Вначале необходимо рассчитать значение звукового давления каждого инструмента. Допустим играют две скрипки. Одна с уровнем 80 дБ, другая 86 дБ. У первой звуковое давление равно — 0,2 Па, второй — 0,4 Па.

Рассчитывается так: L = 20 lg p/p₀, значит 80 дБ = 20 lg p / (2 × 10 ⁻⁵), далее lg p / (2 × 10 ⁻⁵) = 4. Следовательно 10⁴ = p / (2 × 10 ⁻⁵), отсюда значение звукового давления будет p = 0,2 Па.

После этого определяется суммарное звуковое давление

В нашем случае суммарное давление равно p = 0, 447 Па. Затем определяется суммарный уровень звукового давления. Который равен 86,98 дБ.

Уровень интенсивности звука

Уровень интенсивности звука также измеряется в децибелах по формуле:

L₁ = 10 lg I/I₀

I₀ – нулевой уровень, равный 10⁻¹² Вт/м².

Мощность, напряжение, ток

Перечисленные электрические характеристики также часто приводятся в децибелах и имеют свои специальные обозначения. Приведём несколько примеров:

L dBm = 10 lg WВт/ 1мВт – уровень мощности отнесённый к 1 мВт

L dBv = 20 lg UB/1B – уровень напряжения, отнесённый к 1 В (Америка)

L dBv = 20 lg UB/0,775 B – уровень напряжения, отнесённый к 0,775 В (Европа)

Спасибо, что читаете New Style Sound ( подписаться на новости )

Когда и где необходим

Необходимо уточнить, что согласно действующим противопожарным нормативам, в том числе указанным в СП 3.13130, введенном в действие в 2009 году, о требованиях ПБ к СОУЭ, все проектируемые и смонтированные системы оповещения людей подразделяются на две группы:

  • Звукового – 1, 2 типы установок оповещения, где в качестве исполнительных устройств, сигнализирующих о пожарной тревоге, используются звонки, сирены, иные источники резкого, неприятного, громкого звука.
  • Речевого – 3-5 типы СОУЭ. В таких системах используются различные виды устройств, транслирующих тексты – от рупоров, громкоговорителей, колонок, применяемых для большинства защищаемых объектов, до звуковых прожекторов, линейных массивов, необходимых для больших по площади, протяженности зальных помещений в общественных зданиях, сооружениях, таких как стадионы, аэропорты, железнодорожные станции, вокзалы.
Читать еще:  Новый договор купли продажи тс

Поэтому акустический расчет речевого оповещения СОУЭ выполняют на начальных стадиях проектных работ по новым строительным объектам, либо перед оборудованием такими инженерными системами 3-5 типа существующих зданий, сооружений, в том числе после капремонта и проведения реконструкции.

Ведь звуковое оповещение используется исключительно для небольших по строительным объемам, числу работников объектов защиты, где смонтированное оборудование СОУЭ в виде сирен, тонированных сигналов и без каких-либо предварительных расчетов прекрасно справляется со своими задачами, обеспечивая хорошую слышимость за счет громкого и тонированного звука, значительно отличающегося от фонового шума даже внутри производственных зданий.

3. Расчет уровня звукового давления Lp2 на расстоянии r2 м,

если известна характеристическая чувствительность Lk громкоговорителя и электрическая мощность усилителяPel в прямом поле (без учета реверберации) с учетом коэффициента направленности громкоговорителя ГL(θсл) и потерь в воздухе Dr2

Lp2=Lk — 20lg r2+10lgPel +20 lgГL(θсл)-Dr2

Величина потерь в воздухе вычисляется из следующего графика(рис.2-Анерт)

Коэффициент направленности громкоговорителя ГL(θсл) и потерь в воздухе Dr2 существенно зависят от частоты f Гц.

Коэффициент направленности определяется как:

ГL(θсл)=р(θ )/р(0 )

Пример: ГГ с чувствительностью Lk =94дБ/Вт/М, мощность усилителя Pel=200Вт.

Какой уровень звукового давления он будет

создавать на расстояниях r2=30м,20м,10м и 5м.При этом углы направления излучения будут

соответственно θсл=0,20,40град,60град L(θсл)=1,0.6;0.3;0.1)

Lp2=Lk — 20lg r2+10lgPel +20 lgГL(θсл)

Lp2(30м)=94-20lg30+10lg200+20lg1=94-29.54+23+0=87.46дБ

Lp2(20м)= 94-20lg20+10lg200+20lg0.6=94-26+23-4.4=86.6дБ

Lp2(10м)= 94-20lg10+10lg200+20lg0.3=94-20+23-10.45=86.55

Lp2(5м)= 94-20lg5+10lg200+20lg0.1=94-14+23-20=83дБ

Уровень звукового давления должен увеличиваться пропорционально

уменьшению расстояния, но за счет убывания давления из-за характеристики направленности

увеличение уровня не происходит (даже некоторое снижение)

Собственно акустический расчет

Для облегчения работы все данные и значения акустических расчетов сводятся в таблицу. Табл. для акустического расчета имеет примерно такой вид:

Заполняем таблицу в такой последовательности:

1. Определяем октавные уровни звуковой мощности вентилятора, излучаемой:

  • В воздуховод всасывания или нагнетания.

где Lˆ- критерий шумности, дБ;

Р B-полное давление, что создает вентмашина, Па;

Q — объемный расход вентилятора, м3 / с;

δ — поправка на режим работы вентилятора, дБ.

ΔL1 — поправка учитывающий распределения звуковой мощности вентилятора по октавным полосам, дБ и принимается в зависимости от типа вентилятора и частоты вращения;

ΔL2 — поправка, учитывающая акустическое воздействие присоединения воздуховода к вентилятору, дБ.

Поправку ΔL1 мы берем из таблицы

А поправку ΔL2 из этой таблицы:

Естественно, что поправку ΔL3 мы также выбираем по таблице:

2. Определяем снижение уровней звуковой мощности в отдельных элементах вентиляционной сети, от вентидяционного агрегата к помещению .

Полученные данные вводим в поля 5-8 в таблице ( количество соответствующих полей определяется количеством ваших элементов).

3. Прибавляя в столбец значения снижения уровней звуковой мощности заполняем строчку 9 – суммарное снижение.

4. Из таблиц находим постоянную помещения и вносим данные в строку 14.

5. Определяем частотный множитель и его значение также записываем в таблицу.

6. Рассчитываем октавные уровни звукового давления в расчетных точках для каждой частоты, по формуле:

Полученные данные вводим в строку 17 таблицы.

7 . Подсчитываем необходимое снижение уровней звукового давления.

Для этого воспользуемся формулой

и записываем результаты в последнюю строку таблицы.

8. Подбираем шумоглушитель:

  • Необходимая площадь свободного сечения:

где Q — расход воздуха через глушитель, м3 / с;

vдоп — допустимая скорость движения воздуха в глушителе, м / с.

  • По каталогу подбираем необходимый глушитель.
  • Находим фактическую скорость движения воздуха в глушителе:

где Q — расход воздуха через глушитель, м3 / с;

S — площадь свободного сечения м 2 .

  • Находим гидравлический диаметр глушителя по известной формуле:

a,b- размеры глушителя.

  • По каталогу определяем коэффициент трения.
  • Находим гидравлическое сопротивление глушителя:

Кроме шумоглушителей, мерой по уменьшению шума от вент. системы является установка гибких вставок.

На этом акустически расчет считается завер шенным . Удачи в ваших расчетах!

Особенности восприятия человеком

Человеческое ухо — сложный прибор, который способен усиливать одни частоты, и ослаблять другие. Известно, что низкочастотные звуки (до 500Гц) и высокочасттные (выше 8 кГц) ослабляются, но первые ослабляются гораздо сильнее. С возрастом верхний порог «слышимых» частот снижается. Пару слов хочется упомянуть о так называемом «эффекте маскировки». При одновременном воспроизведении звука из 2-х и более источников, более громкий заглушает те, что слабее. В результате, ухо воспринимает один, более громкий звук.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector