Описание лабораторной установки

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ АКУСТИЧЕСКИХ ЭКРАНОВ

 

Цель работы – закрепить теоретические знания о шуме и средствах защиты от шума; привить практические навыки работы с приборами для измерения шума; научить рассчитывать эффективность АЭ.

 

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

 

1.1 Шум – фактор акустического загрязнения окружающей среды.

Среди многочисленных проблем экологии заметное место занимает проблема акустического загрязнения окружающей среды. Повышенный шум при длительном воздействии не только понижает слух, но и влияет на нервную и сердечно–сосудистую системы, вызывает раздражение, нарушение сна, утомление, агрессивность, а также способствует психическим заболеваниям. Шум также влияет на производительность труда. Шумовое состояние окружающей среды оказывает на человека такое же воздействие, как кислотные дожди, разрушение озонового слоя и т.д.

Свыше 60% населения крупных городов проживает в условиях чрезмерного шума, за счет повышенного шума заболеваемость в городах увеличивается на 30%. Защита от шума – важная научно–техническая проблема. Благоприятный акустический климат, акустический комфорт – немаловажные показатели единства человека и среды обитания.

 

Характеристики шума

 

Шум – беспорядочное сочетание звуков различной мощности и частоты; шум – мешающий звук. Шум характеризуется уровнем звукового давления (УЗД), дБ; уровнем звука (УЗ), дБА, спектральным составом (спектр – зависимость УЗД от частот) и продолжительностью действия).

Уровни звукового давления (УЗД), дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами (31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц) определяются по формуле

 

дБ

 

где L в дБ; Р – среднеквадратическое значение измеряемого звукового давления, Па; Р₀ – нулевой порог звука (Р₀ =2*10^–5 Па).

Уровни звука (УЗ), дБА, определяются по формуле

 

дБА,

 

где Р_А – среднее квадратическое значение звукового давления с учетом коррекции "А" шумомера, Па.

Спектральная оценка шума (УЗД) используется для сравнения с нормами и полной оценки по УЗД, для расчетов эффективности средств защиты. Интегральная оценка шума по УЗ – для оценочного сравнения с нормами, а также измерений непостоянного во времени шума (эквивалентные уровни звука, дБА).

Допустимые УЗД и УЗ в жилой застройке приведены в табл. П.1.

 

Акустические экраны

 

Акустические экраны (АЭ) – одно из основных средств защиты от шума в жилой застройке (селитебной зоне). АЭ представляет собой физическую преграду между источником шума и защищаемым объектом. Экран имеет хотя бы один из размеров – конечный, поэтому принцип его работы – создание зоны акустической тени за АЭ. Экраны устанавливаются вдоль автомобильных дорог для защиты отдельных зданий или жилых массивов. Длина АЭ – до нескольких десятков км, высота обычно 2–10 м. Изготавливаются АЭ из алюминия, стали, дерева, железобетона и других материалов. Общий вид АЭ, устанавливаемых вдоль одной из автомобильных дорог в Италии, показан на фотографии в проспекте фирмы–изготовителя АЭ, прилагаемой к лабораторной работе.

Принцип работы АЭ можно понять из схемы, представленной на рис. 21.1, где q – угол дифракции АЭ. Чем больше q, тем АЭ эффективнее

 

Рис. 21.1.

Расчет АЭ

 

Эффективность АЭ рассчитывается по формуле:

 

дБ (21.1 )

 

где N – число Френеля, N=2(A+B–d)/l, А, B, d см. на рис. 21.1

l - длина звуковой волны, м; l=с/f; с – скорость звука в воздухе (с =340 м/с); f – частоты (31,5; 63; 125;....8000 Гц), n – число возможных ребер АЭ, через которые проникает звук в РТ (n = 2).

Из анализа формулы (21.1) и рис. 21.1 видно, что эффективность АЭ тем больше, чем больше А или В, а также, если М или ИШ расположены ближе к АЭ; эффективность АЭ возрастает с уменьшением l.

 

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

 

Лабораторная установка (рис. 21.2) имитирует условия, при которых расчетная точка (РТ) расположена на открытом пространстве, подвергающемся воздействию источников шума.

 

Рис. 21.2

 

Установка состоит из микрофона 1, соединенного кабелем с шумомером 2. К шумомеру подсоединены октавные фильтры 4. Акустический сигнал подается на источник шума 5 от генератора 7 через усилитель 6.

Установка работает следующим образом. Источник шума 5 включается в электрическую сеть и начинает излучать звук. Звук от источника (при отсутствии акустического экрана 8) принимается микрофоном 1, где преобразуется в электрический сигнал. Электрический сигнал усиливается шумомером 2 и проходит через блок переключаемых фильтров 4, с помощью которых анализируется. Показания определяются по стрелочному прибору шумомера 3. В случае установки акустического экрана между РТ и источником он ослабляется и за АЭ создается зона звуковой тени.

 

Основные характеристики установки

 

диапазон частот – 20–12500 Гц

размеры АЭ – 60х70 см

диапазон измеряемых уровней звукового давления от – 20 до 130 дБ

погрешность измерения 3 дБ.

 

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

 

1. К работе допускаются студенты, изучившие требования безопасности, ознакомившиеся с конструкцией лабораторной установки и методикой выполнения работы.

2. Приступить к работе можно только после разрешения преподавателя.

3. Запрещается студентам устранять неисправность измерительной аппаратуры, менять предохранители, вскрывать панели приборов, открывать капсуль микрофона или его разъем.

4. Запрещается оставлять установку во включенном состоянии после окончания работы.

5. Необходимо соблюдать аккуратность, неторопливость при установке AЭ и проведении измерения.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Измерить шум в расчетной точке без AЭ.

1.1. Изучить требования безопасности при выполнении работы.

1.2. Получить допуск к работе, ответив на поставленные преподавателем вопросы.

1.3. Получить у преподавателя вариант задания, характеризующий величину акустического загрязнения.

1.4. Включить источник шума на установке в следующей последовательности: нажать кнопку 1, т.е. включить усилитель LV–I03 в сеть, при этом загорится красная лампочка; нажатием тумблера 2 включить низкочастотный генератор шума Г2-59 в сеть. После этого при нажатии кнопки 5 генератор начинает работу. Все остальные кнопки на генераторе не нажимать! Переключатель «диапазон спектра» всегда должен находиться в положении «100», а переключатель «внешние фильтры» в положении «0».

1.5. Включить шумомер ВШВ-003, установив переключатели «Род работы» в положение «S», «фильтры» - в положение «А». Кнопки «Калибр», «V», «1кГц» и «фильтры октавные» должны быть отжаты.

1.6. Установить на шумомере переключатели «делитель 1» и «делитель 11» в соответствии с заданием (графы 4 и 5 табл. П.2)

1.7. Установить уровень звука с помощью ручки 3 LV -103. поворачивая её по часовой стрелке, в соответствии с заданием (графа 3 табл. П.2), Контроль заданного УЗ осуществляется по шкале " дБ " стрелочного прибора шумомера.

Пример. Необходимо установить УЗ, равный 65 дБА. Пусть «делитель 1» установлен в положение 40, «делитель 11» в положение 20. Поворотом ручки 3 усилителя LV-103 показывал 5. Результат (устанавливаемый УЗ) определяется суммой 40+20+5=65 дБА.

После установки УЗ согласно заданного варианта ручку 3 усилителя не трогать до конца работы.

1.8. Измерить УЗД во всех восьми октавных полосах частот. Для этого переключатель «Род работы» установить в положение "S", переключатель «фильтры» в полож. “Лин”. Нажать черную кнопку под переключателем «фильтры октавные»; переключатель «фильтры октавные» в процессе измерения поочередно устанавливать в положения 63–8000 Гц. При измерении УЗД в октавных полосах пользоваться только переключателем «делитель 11», устанавливая его в октавной полосе частот в такое положение, при котором стрелка измерительного прибора шумомера находится в правой части шкалы. Пользоваться переключателем «делитель 1» не допускается.

1.9. Выключить шумомер и источник звука. Выключение источника выполнить в следующей последовательности: нажать кнопку 2 генератора шума, затем кнопку 1 усилителя "LV–103"; выключатель «род работы» шумомера перевести в положение «выкл.»

1.10. Занести полученные результаты измерений УЗД и УЗ в табл. 21.1 отчета (см. разд.8), а УЗД изобразить графически согласно рис.21.3.

1.11. Занести а табл.21.1 значение нормативных УЗД и УЗ (см табл.П.1), а также привести нормативные УЗД на рис.21.3.

1.12. Вычислить требуемое снижение УЗД и УЗ в расчетной точке по формуле

 

L_треб = L_изм – L_н, дБ,

 

где L_измер – измеренный УЗД в соответствующей октавной полосе частот или УЗ, дБ (дБА); L_н – норма шума для каждой октавной полосы, дБ (дБА).

1.13. Занести полученные значения L_треб в табл.21.1 отчета, сделать вывод о требуемом снижении УЗД (УЗ).

2. Расчет и измерение шума при установке АЭ.

2.1. По формуле (21.1) выполнить расчет эффективности АЭ, воспользовавшись исходными данными для расчета, приведенными в табл. П.2.

2.2. Занести полученные данные в таб. 21.1 отчета.

2.3. Установить между источником шума и расчетной точкой, в которой находится микрофон, АЭ.

2.4. Измерить УЗД и УЗ на рабочем месте при установленном АЭ. Для этого включить шумомер и источник звука. Источник звука включить в следующей последовательности: нажать кнопки 1 LV–I03 и 2 блока питания генератора шума; переключатель 5 генератора шума установить в положение "0". Провести измерения. Выключить шумомер и источник звука согласно п.1.9.

2.5. Занести полученные результаты в табл. 21.1 и изобразить графически (рис. 21.3); сравнить спектр шума на рабочем месте с нормативной кривой.

2.6. Сделать вывод о проведенной работе, занести в отчет. В выводах показать полученное превышение шума в расчетной точке и требуемое снижение, расчетную и экспериментальную эффективность АЭ и в какой меpe он обеспечивает снижение шума в расчетной точке до нормы.

Рис. 21.3. Графическое изображение результатов испытаний

 

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

1. Цель работы.

2. Схема установки (рис.21.2)

3. Измеренные и нормируемыезначения УЗ и УЗД.

 

Таблица 21.1

 

Спектр шума	УЗД, дБ, в октавных полосах частоты, Гц	УЗ, дБА
Расчетная точка без АЭ
Нормы шума
Требуемое снижение шума
Расчетная эффективность АЭ
Расчетная точка с установленным АЭ

 

4. Графическое отображение результатов (рис. 21.3).

5. Выводы.