Paras äänenpainemittarin valitseminen tarkkaa melunmittausta varten

Äänenpainemittarin ostaminen on outo kokemus. Kymmeniä soittimia näyttävät lähes identtisiltä, ​​ovat kapeassa hintaluokassa ja kaikki lupaavat "korkeaa tarkkuutta". Erot, jotka päättävät selviävätkö tietosi tarkastelusta, näkyvät harvoin tuotekuvassa. He asuvat mikrofonikapselissa, toleranssiluokassa, johon instrumentti on hyväksytty, sillä taajuusalueella, jonka se rehellisesti kattaa, ja tiedoissa, jotka se luovuttaa sinulle mittauksen päätyttyä.

Vietämme työpäivämme rakentaen melun ja tärinän mittausketjuja, joten näkemyksemme on käytännöllinen: ei ole olemassa yhtä parasta äänenpainetasomittaria, on vain paras yhdistelmä instrumentin ja työn välillä. Tässä oppaassa käydään läpi, mitä nämä instrumentit todella mittaavat, miten luokan 1 ja luokan 2 erottelu toimii, milloin kädessä pidettävä mittari lakkaa olemasta riittävä ja mitkä tiedot ansaitsevat huomiosi ennen sitoutumista.

Mitä äänenpainemittari todella mittaa

Ääni on nopea, pieni ilmanpaineen vaihtelu. Hiljaisen toimiston tausta liikuttaa ilmaa pascalin murto-osan, normaali keskustelu muutaman sadasosan ja suihkumoottori lähietäisyydellä kymmenillä pascalilla. Koska tämä alue kattaa useita miljoonia yhteen, se puristetaan logaritmiseen asteikkoon, desibeliin, jonka vertailupaine on 20 mikropascalia (µPa) – suurin piirtein hiljaisin 1 kHz:n ääni, jonka nuori, terve korva voi havaita.

Oli hintalappu mikä tahansa, jokainen äänenpainetasomittari sisältää samat neljä lohkoa. Mikrofonikapseli muuntaa paineen hyvin pieneksi jännitteeksi. Esivahvistin puskuroi tämän jännitteen ja ohjaa kaapelia lisäämättä kohinaa. Muunnos- ja käsittelyelektroniikka soveltaa signaaliin taajuus- ja aikapainotusta. Näyttö, muistikortti tai verkkolinkki kuljettaa tuloksen laitteesta. Edullisen mittarin ja laboratorioketjun välillä ei muutu arkkitehtuuri vaan se, kuinka uskollisesti kukin lohko toimii ja kuinka paljon alkuperäistä signaalia saa säilyttää.

Mittari, joka näyttää vain yhden numeron, kätkee monia päätöksiä, jotka on tehty puolestasi. Ennen mallien vertailua kannattaa olla sujuvasti eritelmälomakkeen sanastossa:

• SPL (dB re 20 µPa): hetkellinen äänenpainetaso, jota ihmiset tarkoittavat kysyessään, kuinka kovaa jokin on.
• A-painotus: suodatin, joka vaimentaa matalia taajuuksia tavalla, joka matkii ihmisen kuuloa; se on lähes kaikkien ympäristö- ja työpaikkamelurajojen perusta.
• C-painotus ja Z (tasainen): raskaampi matalataajuinen sisältö ja ei painotusta ollenkaan, käytetään huipputasoissa, laitetesteissä ja kaikissa analyyseissä, joissa et halua instrumentin mielipiteen sisällyttävän tietoihin.
• Aikapainotus: Nopea, hidas ja impulssivastekäyrät, jotka määräävät, kuinka nopeasti näytetty taso seuraa muuttuvaa signaalia.
• Leq: vastaava jatkuva taso, energian keskiarvo tietyltä ajanjaksolta ja paljon parempi yhteenveto vaihtelevasta lähteestä kuin mikään yksittäinen hetki.
• Lmax, Lmin ja Lpeak: äärimmäisyyksiin, ja huippu mitataan paljon nopeammalla ilmaisimella kuin näyttö pystyy seuraamaan.
• Oktaavi- ja kolmannen oktaavin kaistat: taajuuden mukaan jaettu taso, jota tarvitset tonaalisen lähteen tunnistamiseen tai tuloksen vertaamiseen meluluokituskäyrään.
• Tilastolliset tasot (L10, L50, L90): tasot ylittyivät 10, 50 ja 90 prosentin mittausjakson aikana, joita käytetään laajalti liikenteen ja yhdyskuntamelun arvioinnissa.

Laite, joka raportoi vain luettelon ensimmäisen kohteen, on seulontatyökalu. Laite, joka raportoi niistä kaikista, ja jossa on tarpeeksi muistia ja akun kestoa, jotta se pysyy käynnissä päivien ajan, on valvontalaite. Ensimmäinen rehellinen ostopäätös on päättää, kummasta kahdesta todella tarvitset.

Soittimen sovittaminen työhön

Sama mittausperiaate palvelee hyvin erilaisia tehtäviä ja tehtävät asettavat erilaisia vaatimuksia laitteistolle. Suurin osa ostovirheistä johtuu siitä, että valitaan instrumentti, joka on erinomaista yhteen työhön ja joka ei sovellu käsillä olevaan työhön.

Tarkkuusluokat: luokka 1, luokka 2 ja laboratorioketju

IEC 61672-1 määrittelee äänitason mittareille kaksi suorituskykyluokkaa. Luokan 1 instrumentilla on oltava tiukemmat toleranssit laajemmalla taajuusalueella kuin luokan 2 instrumentilla, ja molemmat luokat varmistetaan tyyppihyväksynnällä ja monissa maissa yksittäisen instrumentin säännöllisellä tarkastuksella. Luokka 1 on yleensä odotettavissa kaikkialla, missä tulos voidaan riitauttaa – vaatimustenmukaisuusraportointi, oikeudelliset riidat, tuoteselostukset –, kun taas luokka 2 sopii yleisiin tutkimuksiin, seulontaan ja sisäisiin tarkastuksiin.

Luokkamerkintä kuitenkin kuvaa mittaria. Se ei kerro mitään siitä, kuinka hyvin olet käyttänyt sitä, kuinka mikrofoni on asennettu tai onko mittausketju tarkistettu päivänä. Väärään kohtaan suunnattu luokan 1 mittari ilman tuulilasia kevyessä tuulessa tuottaa huonompia tietoja kuin huolellisesti käytetty luokan 2 mittari.

Kolmas reitti – mittausmikrofoni, joka syöttää dynaamista signaalianalysaattoria – on kokonaan kädessä pidettävän luokkajärjestelmän ulkopuolella. Sen tarkkuus on koko ketjun ominaisuus: kapseli, esivahvistin, kaapelointi, digitoija ja kalibrointi. Se antaa sinulle vapautta, mutta se tarkoittaa myös, että vastuu jäljitettävyydestä on sinun.

Mikrofoni päättää enemmän kuin mittari

Jos otat yhden idean pois tästä artikkelista, olkoon se tämä: useimmissa käytännön tilanteissa mikrofonikapseli ja sen esivahvistin rajoittavat mittauksen laatua paljon ennen kuin elektroniikka. Tarkkuuskapseli, jossa on hyvin yhteensopiva esivahvistin tavallisen digitoijan edessä, ylittää erinomaisen digitoijan, jota syötetään keskinkertaisella kapselilla, joka kerta.

Mittauskondensaattorimikrofonit määritetään halkaisijan mukaan syystä. Puolen tuuman kapseli tarjoaa hyvän kompromissin herkkyyden ja korkeataajuisen käyttäytymisen välillä, kun taas neljännestuuman kapseli uhraa herkkyyttä saadakseen leveämmän, tasaisemman vasteen ja paremman suorituskyvyn korkeissa äänitasoissa ja ahtaissa tiloissa. Vapaan kentän, paineen ja satunnaisen tulon versiot sopivat erilaisiin akustisiin ympäristöihin; väärän vaihtoehdon valitseminen aiheuttaa muutaman desibelin desibelin virheen korkeilla taajuuksilla, mikä on tärkeää, kun vertailet tuloksia laboratorioiden välillä.

Polarisaatio on toinen päätös. Ulkoisesti polarisoidut mikrofonit tarvitsevat erillisen 200 V jännitteen ja tarjoavat erinomaisen pitkäaikaisen vakauden. Esipolarisoidut (CCP/IEPE) -tyypit toimivat yksinkertaisella vakiovirtalähteellä, minkä vuoksi ne integroituvat niin helposti nykyaikaiseen tiedonkeruulaitteistoon, mukaan lukien oma akustinen kondensaattorimikrofonivalikoimamme, jossa kapseli, esivahvistin ja tehon järjestely sovitetaan niin, että kalibroitava herkkyys on mittaamasi herkkyys.

Mikrofonista dataan: mitä analysaattori lisää

Kädessä pidettävät mittarit hävittävät tiedot tarkoituksella. Useimmat laskevat tasoa ajan suhteen ja säilyttävät vain yhteenvedon. Dynaaminen signaalianalysaattori toimii päinvastoin: se tallentaa mikrofonin raa'an, kalibroidun aaltomuodon, jotta kaikki myöhemmät kysymykset – kaistatasot, spektrit, tonaliteetti, impulsiivisuus, korrelaatio koneen nopeuden kanssa – voidaan vastata samasta tietueesta ilman toista käyntiä paikalla.

Vaatimukset on helppo ilmaista. Analogisen etuosan on syötettävä vakiovirtavirtaa mikrofoniin, tyypillisesti muutama milliampeeri 18-24 voltilla. Analogi-digitaalimuuntimen tulee olla 24-bittinen ja samanaikainen näytteistys kaikilla kanavilla, jotta mikrofonien ja kiihtyvyysantureiden väliset vaihesuhteet säilyvät. Näytteenottotaajuuden tulee ylittää kaksi kertaa korkein kiinnostava taajuus, ja käytännössä halutaan huomattavasti enemmän marginaalia, jos aiot tallentaa impulsiivisia tapahtumia tai käyttää aaltomuotoa uudelleen toistoon. Nopea yksikanavainen instrumentti, kuten ZTU8301C, joka ottaa näytteitä jopa 256 kHz:n taajuudella, on juuri sellainen työkalu, joka muuttaa mikrofonin täyden mittausaseman.

ZT-U8301C 256 kHz yksikanavainen dynaaminen signaalianalysaattori USB 24-bittinen yksikanavainen analysaattori, jossa on 256 kHz:n näytteenotto, IEPE-teho ja anti-aliasing-suodatus mikrofonien muuttamiseksi mittausasemiksi. Näytä tuote →

Jos et ole vielä varma, missä yleiskäyttöinen instrumentti päättyy ja aito analysaattori alkaa, tämä lyhyt selitys miten dynaaminen signaalianalysaattori eroaa perinteisestä instrumentista on hyödyllinen paikka aloittaa.

Kun yksi mikrofoni ei riitä

Monia meluongelmia ei voida ratkaista yhdestä pisteestä. Lähteen paikantaminen suuressa koneessa, äänikentän kartoittaminen ajoneuvon ympärillä, ohikulkumelun mittaaminen tai useiden sijaintien tarkkailu laitoksen ympärillä riippuu monista samalla hetkellä tallennetuista kanavista. Kanavien välinen vaihesovitus tulee tärkeämmäksi kuin absoluuttinen tarkkuus, koska hyödyllistä tietoa on kanavien välisissä eroissa.

Siellä kanavien määrä ja tiedonsiirto ottavat syrjään kapselin määrittelystä. Korttipohjainen analysaattori, kuten ZTG9232I, jossa on 32 kanavaa suoratoistettuna gigabitin Ethernetin kautta, antaa sinulle synkronisen tilannekuvan koko rakenteesta yhdellä kertaa ja antaa saman laitteiston palvella sekä akustisia ryhmiä että niihin tavallisesti liittyviä kiihtyvyysantureiden kanavia.

ZT-G9232I 32-kanavainen Gigabit Ethernet -dynaaminen signaalianalysaattori 32-kanavainen, 24-bittinen Ethernet-analysaattori synkronisen jännitteen, IEPE:n ja venymän keräämiseen monipisteisen tärinän ja kohinan valvonnassa. Näytä tuote →

Monipistetyössä budjetoi kaapelointi ja tallennusaika yhtä huolellisesti kuin kanavat. 32-kanavainen tietue suurella näytteenottotaajuudella täyttää tallennustilan yllättävän nopeasti, ja kyky laukaista, esiliipaista ja segmentoida tallenteita on usein tärkeämpää kuin raaka kaistanleveys.

Kalibrointi, jäljitettävyys ja kenttätarkastukset

Jokainen akustinen mittausketju ajautuu, ja jokaista tärkeää tulosta tulee puolustaa. Rutiini on suoraviivainen: laita akustinen kalibraattori mikrofoniin juuri ennen mittausta ja uudelleen heti sen jälkeen. Jos molemmat tarkastukset sopivat pienellä marginaalilla, ketjun katsotaan olevan vakaa koko keston ajan. Jos he ovat eri mieltä, heidän välinen data on epäilyttävää riippumatta siitä, kuinka tyylikkäältä spektri näyttää.

Kenttäkalibraattorit tuottavat tyypillisesti 94 dB ja 114 dB 1 kHz:llä asennettuun mikrofoniin, ja IEC 60942:n mukainen luokan 1 kalibraattori on sopiva kumppani luokan 1 mittausketjulle. Päivittäisten tarkastusten lisäksi instrumentin ja mikrofonin tulee palata määrätyin väliajoin laboratorioon todennettavaksi, jotta tulostesi jäljitettävyys ei riipu kolme vuotta hiljaa ajeleneesta laitteesta.

• Ympäristökorjaukset. Lämpötila, kosteus ja staattinen paine vaikuttavat kaikki kapselin herkkyyteen, ja suurimmat vaikutukset näkyvät toiminta-alueen ääripäissä mieluummin kuin mukavassa laboratoriossa.
• Tuulilasi. Ulkona tuulilasi on välttämätön; sen lisäysvaikutus on pieni, mutta ei nolla, ja se on otettava huomioon, kun tulokset raportoidaan desibelin murto-osalla.
• Taustamelu. Kun kiinnostava lähde on vain muutaman desibelin taustan yläpuolella, mitattu taso on osittain tausta. Vakiokäytäntö on soveltaa korjausta, kun ero on pieni, ja hylätä mittaus, kun lähde tuskin ylittää taustan.
• Asennus ja suuntaus. Käyttäjästä, jalustasta tai maatasosta tulevat heijastukset voivat ylittää itse instrumentin tarkkuusluokan.

Kädessä pidettävä mittari vai mittausketju? Päätöspolku

Valinta ratkeaa yleensä itsestään, kun vastaat rehellisesti kolmeen kysymykseen. Tarvitseeko sinun puolustaa numeroa virallisessa yhteydessä? Pitääkö sinun ymmärtää lähde sen sijaan, että se vain määritetään? Esittääkö kukaan uuden kysymyksen näistä tiedoista kuuden kuukauden kuluttua?

• Kaksi tai kolme vastausta "ei" viittaa luokan 2 käsimittariin, jota käytetään huolellisesti ja tarkistetaan kalibraattorilla.
• Muodollisen puolustettavuuden "kyllä" viittaa luokan 1 instrumenttiin, jossa on lokikirjaus ja dokumentoitu varmennushistoria.
• "Kyllä" lähteen ymmärtämiseen tai tulevaan uudelleenanalyysiin viittaa mikrofoni- ja analysaattoriketjuun, jossa raakasignaali säilyy.

Monet tiimit päätyvät molempiin: kädessä pidettävä mittari nopeita tutkimuksia varten ja kanavapohjainen järjestelmä mittauksia varten, jotka luovat raportteja. Jos työsi kattaa melun ja tärinän yhdessä, kannattaa tarkistaa, kuinka molemmat puolet sopivat yhdeksi arkkitehtuuriksi. tärinä- ja dynaamiset testausjärjestelmät on rakennettu: jaetut anturit, yhteinen hankinta ja yhteinen analyysiympäristö.

Tekniset tiedot, jotka on tarkistettava ennen ostamista

Seuraavaa luetteloa käyttäisimme kaikkiin ehdokasinstrumentteihin merkistä tai hintaluokasta riippumatta. Työskentele se järjestyksessä ja useimmat sopimattomat mallit häviävät itsestään.

1. Mikrofonin tyyppi ja halkaisija. Varmista, onko kapseli vapaan kentän, paineen tai satunnaisen esiintymisen kapseli ja onko se esipolarisoitu vai ulkoisesti polarisoitu.
2. Taajuusalue. Tarkista alue, jolla ilmoitettu toleranssi todellisuudessa pätee, älä aluetta, jolla laite vain tuottaa numeron.
3. Dynaaminen alue ja omamelu. Laaja valikoima on hyödyllinen vain, jos alaosa on todella riittävän hiljainen alimmalle odotetulle tasolle.
4. Painotus ja aikavakiot. A-, C- ja Z-painotukset sekä Fast, Slow ja Impulse kattavat suurimman osan standardipohjaisesta työstä.
5. Tiedon kirjaus ja muisti. Määritä, kuinka monta päivää valvomatonta tallennusta instrumenttiin mahtuu ja miten tiedot haetaan.
6. Näytteenottotaajuus ja bittisyvyys. Analyysityötä varten etsi 24-bittinen muunnos ja samanaikainen näytteenotto kaikissa kanavissa.
7. Tulotyyppi ja anturin teho. Jännite-, IEPE- ja lataustulot sekä riittävä vakiovirtasyöttö pitkille kaapeleille pitävät vaihtoehdot avoimina.
8. Kanavien määrä. Osta suurinta realistisesti odottamaasi mittaa, älä pienintä mitä voit kuvitella.
9. Käyttöliittymä ja synkronointi. USB kannettavaan yhden yksikön työhön; Ethernet pysyviin asennuksiin ja usean yksikön synkronointiin.
10. Ohjelmistot ja vienti. Tarkista, että tulokset voidaan viedä muodoissa, joita raportointityönkulkusi jo käyttää, ilman omaa muuntajaa.
11. Kalibrointipolku. Varmista, että kapseli voidaan kalibroida tavallisella kenttäkalibraattorilla ja varmentaa laboratoriossa.
12. Ympäristönsuojelu. Ulko- ja teollisuuskäyttö vaatii liittimiä, koteloita ja kaapeleita, jotka on mitoitettu niiden olosuhteiden mukaan.

Missä äänenpainemittaukset menevät pieleen

Riittävän käyntikerran jälkeen tulee sama kourallinen virheitä uudestaan ja uudestaan, eikä mikään niistä johdu siitä, että instrumentti on väärän luokan.

• Mittaa tuulessa ilman tuulilasia ja sitten ihmettelee, miksi matalataajuinen taso on ilmalla.
• Seiso lähteen ja mikrofonin välissä ja mittaa heijastusta lähteen sijaan.
• Tallentaa vain pari desibeliä taustan yläpuolella olevaa tasoa ja raportoida sen ikään kuin se olisi vain lähde.
• A-painotetun datan käyttäminen matalataajuisen ongelman tutkimiseen, jota A-painotus on suunniteltu poistamaan.
• Unohdetaan, että yksittäinen Leq-arvo ei voi kuvata impulsiivista lähdettä, ja jätetään pois huippumittaukset kokonaan.
• Kalibroi kyselyn alussa eikä lopussa, jotta mikään ei vahvista ketjua välituntien aikana.
• Tallentaa vain yhteenvetotasoja, ja sitten myöhemmin havaitaan, että kiinnostava kysymys tarvitsi aaltomuotoa.

Huomaa, kuinka monet näistä ongelmista ratkeavat, ei kuluttamalla enemmän rahaa, vaan päättämällä etukäteen, mihin tietojen on vastattava. Lyhyt kirjallinen, yhden sivun mittainen mittaussuunnitelma estää useimmat niistä.

Melun ja tärinän yhdistäminen

Käytännössä äänenpaine tulee harvoin yksin. Äänekäs kone yleensä myös tärisee, ja kaksi mittausta vastaavat saman kysymyksen eri puoliskoon. Mikrofonit tallentavat sen, mitä käyttäjä kuulee; Kiihtyvyysmittarit ja voimaanturit paljastavat, mistä energia tulee ja kuinka se kulkee rakenteen läpi ennen kuin se säteilee meluna.

Koska hankintalaitteisto on jaettu, värähtelykanavien lisääminen melun mittaukseen on pieni. Sama analysaattori tallentaa mikrofonin, kiihtyvyysmittarin ja voimakanavat samanaikaisesti, joten tilausten seuranta, modaalianalyysi ja siirtopolun tutkimukset suoritetaan kaikki yhdessä istunnossa kerätyillä tiedoilla. Kun akustinen mittaus vaatii kalibrointitodistuksen, tärinäkanavat tarvitsevat oman kalibrointireitin, ja molemmat hyötyvät siitä, että ne tarkistetaan yhdessä ennen koneen käynnistymistä.

Usein kysytyt kysymykset

Onko luokan 1 mittari aina parempi valinta?

Ei automaattisesti. Luokka 1 ostaa sinulle tiukemmat toleranssit ja laajemman varmennetun taajuusalueen, mikä on välttämätöntä, kun tulosta on puolustettava muodollisesti. Rutiinitarkastuksia ja sisäisiä vertailuja varten huolellisesti käytetty luokan 2 instrumentti tuottaa täysin käyttökelpoisia lukuja. Mikä tekee kummastakin luokasta luotettavan, on kalibrointikuri ja järkevä mittauskäytäntö.

Voiko älypuhelinsovellus korvata äänenpainemittarin?

Puhelimen mikrofoni on suunniteltu puhetta varten, ei metrologiaa varten. Sen taajuusvaste on epätasainen, sen automaattinen vahvistuksen säätö voi olla aktiivinen ja sen absoluuttinen herkkyys ei ole jäljitettävissä. Puhelinsovellukset ovat hyödyllisiä karkeaan osoittimeen siitä, onko välilyönti äänekäs, eikä mitään, mitä tarvitsee kirjoittaa raporttiin.

Kuinka usein ketju pitää kalibroida?

Kenttätarkastukset ennen ja jälkeen jokaista mittauskertaa poikkeuksetta. Laitteen ja kapselin laboratoriotarkastus laatujärjestelmäsi tai työskentelyasetuksen määrittelemin väliajoin. Jos kenttätarkastus jää hyväksymismarginaalin ulkopuolelle, käsittele koko istuntoa epäilyttävänä.

Tarvitsenko todella oktaavikaistadataa?

Jos sinun on tiedettävä, mitä melu on, sen sijaan, että vain kuinka kovaa se on, niin kyllä. Yksittäinen A-painotettu taso ei kerro mitään siitä, onko ongelma tonaalinen, matalataajuinen vai laajakaistainen, ja lievennysstrategia on jokaisessa tapauksessa täysin erilainen. Kaistatiedot ovat myös se, mitä useimmat meluluokitusjärjestelmät kirjoitetaan.

Paljonko hyvä äänenpainemittari maksaa?

Hinnat seuraavat kykyä eikä merkkiä. Seulontamittari, luokan 1 kirjauslaite ja monikanavainen analyysiketju sijaitsevat kolmessa selvästi erotetussa budjettiluokassa, ja ratkaisevana tekijänä tulisi olla se, mikä haarukka vastaa kysymyksiin, joihin sinun on vastattava. Yhden luokan ostaminen tarpeidesi yläpuolella on edullista; yhden luokan ostaminen sitä alempana tarkoittaa yleensä työn toistamista.

Parhaan äänenpainetason mittarin etsiminen on todella kysymys mittaustarkoituksesta. Päätä, mitä tietojen on todistettava, kuinka kauan sen on säilyttävä ja kuka voi tutkia ne uudelleen, ja tekniset tiedot ovat paljon helpompi lukea. Valitse ensin kapseli, toiseksi muunnoselektroniikka ja viimeisenä kotelo – sitten kalibroi koko ketju, ennen kuin luotat yhteen sen tuottamaan numeroon. Tämä ajattelujärjestys on palvellut meitä hyvin siltojen, konesalien, laboratorioiden ja rakennustyömailla, ja se palvelee myös sinua.