Упражнение 3. Измерение уровня эффективного звукового давления в различных помещениях

Выберите то рабочее помещение, которое Вы считаете нужным и проведите там измерения, записав результаты в таблицу 5.

Таблица 5

Уровень эффективного звукового давления (в дБ) в помещениях

№	Помещение 1	Помещение 2	Помещение 3
Среднее значение

 

В примечаниях к таблице укажите, какие помещения были выбраны и дополнительные сведения о режиме проведения измерений. Например, помещение 1: деканат, аудитория ….. Особые отметки: во время проведения измерений замдекана делал внушение студенту на повышенных тонах.

Рассчитайте среднее значение для каждого из помещений.

Рассчитайте погрешность. Расчет проводится так же, как в упражнении 1.

 

Запишите результат в стандартной форме

Источник …;

дБ.

 

 

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятия шума.

2. Классифицируйте шумы.

3. Перечислите основные акустические величины и единицы их измерения.

4. Введите эти величины по определению.

5. Опишите прибор, использующийся в работе для измерений.

6. Какую роль в жизнедеятельности человека играет шум?

7. Как рассчитываются погрешности измерений в каждом из упражнений?

8. Как зависит интенсивность звука от расстояния до источника звука?

9. Перечислите некоторые источники звука (естественные и техногенные) и примерно укажите диапазоны звукового давления, создаваемого этими источниками.

10. Каковы принципы биологического восприятия звука человеком? Укажите частоты слышимых звуков, предел чувствительности и болевой порог.

Список литературы

1. Методические указания «Шумы и вибрации» Пауткина А.В./М.:МИИТ, - 2001. – 76 с.

2. Янг С., Эллисон А. Измерение шума машин/М: Энергоиздат, 1998.

3. Малышев В.С. Основы звукоизлучения и звукоизоляции/М.:МЭИ, 1993.

4. Шум на транспорте/ Пер. с англ. Под ред. В.В.Тольского, Г.В.Бутакова, Б.Н.Меньшикова/М.:Транспорт, 1995.

5. Р.Фейнман, Р.Лейтон, М. Сэндс. «Фейнмановские лекции по физике», М, Мир, 1976, Т.4.-С.454-464.

6. Физическая энциклопедия. Под ред. А.М.Прохорова. Изд-во «Большая Российская энциклопедия», Москва, 1998. - Т.5. – С.479-480.

7. Физические величины. Справочник/М.:Энергоатомиздат, 1991. С.254-255.

Приложение 1

Метод Стьюдента

Метод (распределение) Стьюдента используется для расчёта случайных погрешностей экспериментальных величин, при измерении которых было проведено ограниченное количество экспериментов.

Распределение Стьюдента было впервые доказано Р.А.Фишером. Поскольку оно ранее было предсказано (без доказательства) У.С.Госсетом, писавшим под псевдонимом Стьюдент, Р.А.Фишер сохранил за ним это название.

Учёным было доказано, что истинное значение измеряемой величины отличается от её среднего значения на некоторую величину , равную :

.

Под понимают среднее арифметическое измеренной величины:

,

- результат измерения с номером ; - число измерений данной величины.

называется абсолютной случайной погрешностью (ошибкой) величины измеряемой величины .

- называется коэффициентом Стьюдента. Коэффициент Стьюдента зависит от т.н. доверительной вероятности (интервала доверия) и числа измерений . Для нахождения коэффициента Стьюдента существуют специальные двумерные таблицы. Зная величину доверительной вероятности и количество проведённых измерений, на скрещении соответствующих строки и столбца находят коэффициент Стьюдента.

 

 

Таблица 1

Значения коэффициентов Стьюдента для различных доверительных вероятностей (интервалов доверия) и числа измерений (объёма выборки)

Число измерений	Доверительные вероятности 0,4 0,6 0,8 0,9 0,95 0,99
	0,33	1,38	3,08	6,31	12,71	63,66
	0,29	1,06	1,89	2,92	4,30	9,93
	0,28	0,98	1,64	2,35	3,18	5,84
	0,27	0,94	1,53	2,13	2,78	4,60
	0,27	0,92	1,48	2,02	2,57	4,03
	0,27	0,91	1,44	1,94	2,45	3,71
	0,26	0,90	1,42	1,90	2,37	3,50
	0,26	0,89	1,40	1,86	2,31	3,36
	0,26	0,88	1,38	1,83	2,26	3,25
	0,26	0,88	1,37	1,81	2,23	3,17
	0,26	0,86	1,33	1,73	2,09	2,85
	0,25	0,85	1,29	1,68	1,98	2,62

 

Например, если число проведённых измерений равно 10, а доверительная вероятность выбрана равной 0,95, то коэффициент Стьюдента оказывается равным 2,26.

 

Смысл доверительной вероятности следующий: - это вероятность того, что истинное значение измеряемой величины попадает в интервал . Например, пусть среднее значение измеренной величины оказалось равно 10, а случайная погрешность, рассчитанная для доверительной вероятности 0,95 оказалась равна 2. Тогда запись результата измерений будет выглядеть так: . Смысл этого утверждения следующий: с вероятность 95% истинное значение измеренной величины принадлежит интервалу . А 5% - это вероятность того, что истинное значение измеряемой величины окажется вне этого интервала.

Значение доверительной вероятности выбирается самостоятельно экспериментатором. Обычно принято выбирать доверительную вероятность .

Чем большее значение доверительной вероятности мы хотим использовать при расчёте случайных погрешностей, тем большей окажется сама погрешность.

 

Величина называется выборочным стандартным отклонением среднего арифметического (или среднеквадратичной погрешностью среднего арифметического). Величина рассчитывается по формуле

,

где - результат измерения с номером ; - среднее арифметическое; - число измерений данной величины.

 

В математической статистике принято называть число измерений объёмом выборки.

 

Итак, при использовании метода Стьюдента для расчёта случайной погрешности надо выполнить следующие шаги:

1. Провести измерений величины в одних и тех же условиях.

2. Рассчитать среднее арифметическое по формуле .

3. Задать доверительную вероятность и, зная число измерений, по таблице найти коэффициент Стьюдента .

4. Рассчитать выборочное стандартное отклонение среднего арифметического по формуле .

5. Перемножить коэффициент Стьюдента и выборочное стандартное отклонение среднего арифметического и таким образом найти случайную погрешность .

6. Записать результат измерений в стандартной (общепринятой) форме:

Если измеряется физическая величина, то указываются единицы измерения этой величины.

Приложение 2