Äänitasomittarit selitetty: luokat, painotukset, kalibrointi ja kenttäkäyttö

Seiso siltakannella kello kuusi aamulla tai kompressorin viereen, jonka kaikki myymälässä olevat vannovat, on täysin normaalia, ja ennemmin tai myöhemmin tulet samaan johtopäätökseen: vaikutelma ei ole mitta. Äänitasomittari on olemassa tämän muuntamisen suorittamiseksi. Pascaleina ilmaistu akustinen paine muuttuu desibeleinä ilmaistuksi luvuksi, ja sitä voidaan verrata rajaan, perusviivaan tai lukemaan, jonka joku muu otti samassa paikassa kaksi vuotta sitten.

Rakennamme mittausketjun, joka istuu näiden numeroiden takana joka päivä: kondensaattorimikrofonit, monikanavaiset dynaamiset signaalianalysaattorit, herätelaitteet ja kalibrointilaitteet. Samat kysymykset tulevat testiinsinööreiltä, ​​huoltoryhmiltä ja yliopistojen laboratorioista, joten tähän oppaaseen kootaan käytännön vastaukset yhteen paikkaan: mitä laite itse asiassa mittaa, miten standardit sen luokittelevat, missä lukemat yleensä menevät pieleen ja milloin kädessä pidettävän mittarin pitäisi väistää täydellistä mittausjärjestelmää.

Mitä äänitasomittari todella mittaa

Instrumentin sisällä mikrofonin kalvo liikkuu muutaman nanometrin ja tuottaa äänenpaineeseen verrannollisen jännitteen. Tämä paine ilmaistaan ​​sitten suhteessa 20 mikropascalin referenssiin, joka on suunnilleen kuulokynnys taajuudella 1 kHz, käyttäen logaritmista suhdetta: 20 kertaa mitatun paineen perus-10 logaritmi jaettuna vertailupaineella. Desibeliasteikko on olemassa, koska korva itsessään on logaritminen. Kuuden desibelin nousu kaksinkertaistaa äänenpaineen, kymmenen desibelin nousu kuuluu yleensä noin kaksinkertaisena ja satakertaisesta paineen noususta tulee hallittavissa oleva neljäkymmentä desibeliä.

Huomaa mitä mitataan. Äänitasomittari ilmoittaa äänenpainetason kapselin sijainnissa. Se ei ilmoita äänitehoa, joka kuvaa itse lähteen ja saadaan aivan eri menetelmin. Tämän eron pitäminen selvänä estää suuret sekaannukset, kun toimittajan tietolomake ja työpaikkatutkimus näyttävät olevan eri mieltä.

Nykyaikaiset mittarit pysähtyvät harvoin hetkelliseen tasoon. Ilmaisin laskee painotetun signaalin keskiarvon ja laite tallentaa tulosperheen. Alla olevassa taulukossa luetellaan raporteissa ja standardeissa useimmin esiintyvät.

Laitteen sisällä: kapseli, esivahvistin, ilmaisin

Useimmat ammattimittarit käyttävät puolen tuuman kondensaattorikapselia. Ohut metalloitu kalvo on lähellä taustalevyä ja niiden välinen muuttuva kapasitanssi muuttuu jännitteeksi. Ulkoisesti polarisoidut kapselit tarvitsevat vakaan polarisaatiosyötön; esipolarisoidut mallit sisältävät pysyvän varauksen kalvomateriaalissa ja sietävät kenttäolosuhteita helpommin. Myös kapselin suuntauksella on väliä: vapaakenttämikrofonit korjaavat oman kehonsa aiheuttaman häiriön lähteeseen suunnattuna, painemikrofonit on tarkoitettu uppoasennukseen tai liittimiin, ja satunnaiset tyypit jakavat eron.

Kapselin takana esivahvistimen on esitettävä erittäin korkea tuloimpedanssi, jotta pieni kapselin signaali selviää kaapelista. Sieltä signaali kulkee taajuuspainotusverkon, neliöjuuri-ilmaisimen ja sen valittavissa olevilla aikavakioilla ja lopuksi näyttö- ja kirjausvaiheen läpi. Kannattaa muistaa, missä tarkkuus todella päätetään. Näyttö ei aiheuta virheitä juuri lainkaan; kapseli, sen kalibrointi ja instrumentin ympärillä oleva akustiikka ratkaisevat lähes kaiken.

Koska minkä tahansa akustisen mittauksen etupää on anturi, olemme edelleen kiinnostuneita kapselin laadusta ja mekaanisesta vakaudesta. Akustiset kondensaattorimikrofonimme on rakennettu laboratorio- ja kenttäkäyttöön niiden analysaattoreiden rinnalle, jotka tallentavat tulostensa.

Akustiset kondensaattorimikrofonit Tuoteluokka Tällä luokkasivulla ei ole tällä hetkellä luetteloa mikrofonimalleista, mutta se sijoittaa akustiset kapselit analysaattoreiden ja tärinänmittauslaitteiden rinnalle. Näytä tuote →

Taajuus- ja aikapainotus ilman ammattislangia

Ihmisen korva ei ole yhtä herkkä kaikilla taajuuksilla, eikä yksikään painotus sovi jokaiseen kysymykseen. Standardit määrittelevät siksi useita käyriä, ja lukemalla ei ole merkitystä, ellei käyrää ilmoiteta yhdessä sen tasoittamiseen käytetyn aikavakion kanssa.

Aikapainotus toimii rinnakkain. Fast käyttää 125 millisekunnin eksponentiaalista vakiota ja käyttäytyy suunnilleen kuten ihmisen äänenvoimakkuuden havaitseminen; Hidas käyttää yhden sekunnin ja antaa tasaisemman lukeman; Impulssi käyttää nopeaa nousua ja hidasta vaimenemista ohimeneviin tapahtumiin. Kun raportissa lukee "82 dB" eikä mitään muuta, kysy mitä painotusta ja mitä aikavakiota käytettiin. Sama tapahtuma voi helposti tuottaa arvoja neljän tai viiden desibelin välein eri asetuksilla.

Jotta luvut pysyvät ankkuroituina jokapäiväiseen kokemukseen, alla oleva kaavio vertaa tyypillisiä A-painotettuja tasoja. Se on viittaus intuitioon eikä korvaa mittausta.

IEC 61672 -luokat: luokka 1 ja luokka 2 käytännössä

Kansainvälinen standardi IEC 61672 jakaa instrumentit kahteen suorituskykyluokkaan. Ero ei ole kosmeettinen: se määrittää, kuinka paljon toleranssia valmistaja saa kullakin taajuudella, kuinka laaja lineaarisen toiminta-alueen tulee olla ja mitä mittauksia laite voi uskottavasti tukea. Alla olevat luvut ovat tyypillisiä eivätkä tyhjentäviä, joten varmista aina tiedot standardin nykyisen version ja kansallisten varmennussääntöjen mukaan.

Kaksi eri luokkia olevaa instrumenttia voivat molemmat olla "oikeita" ja silti olla eri mieltä desibelin tai enemmän taajuuden äärirajoilla. Jos sopimuksessa mainitaan luokka, pidä viittausta vaatimuksena, ei etusijalla.

Viisi kysymystä, joihin on vastattava ennen mallien vertailua

Hinnastot vastaavat harvoin kysymyksiin, jotka ratkaisevat oston onnistumisen. Aloitamme keskustelun yleensä näillä:

1. Mitä päätöstä numero tukee? Kertaluonteinen seulonta ja sopimusten noudattamista koskeva testi oikeuttavat erilaiset instrumentit.
2. Minkä mittarin raja itse asiassa määrittää? Painotus, aikavakio ja keskiarvojakso tulee kirjoittaa muistiin ennen ensimmäistä mittausta.
3. Yksittäinen piste vai kartta? Jos tarvitset useita paikkoja samanaikaisesti tai melua tärinän rinnalla, yhdestä kädessä pidettävästä mittarista tulee lopulta pullonkaula.
4. Kuinka kauan valvomatta? Kirjaamisen kesto, muisti, akun kesto, sääsuoja ja etäkäyttö ovat tärkeitä, kun mittaus kestää viikkoja.
5. Kuka sen tarkistaa ja kuinka usein? Kalibrointi ja säännöllinen tarkastus tulee suunnitella ostohetkellä, ei havaita ensimmäisessä tarkastuksessa.

Kalibrointi on tapa, joka erottaa tiedot numeroista

Akustinen kalibraattori sopii kapselin päälle ja tuottaa tunnetun tason, yleensä 94 dB 1 kHz:llä, ja 114 dB on käytettävissä lineaarisuuden tarkistamiseen korkeammilla tasoilla. Rutiini on lyhyt, eikä se ole valinnainen: tarkista ennen mittausta, tarkista sen jälkeen ja kirjaa molemmat arvot tiedostoon. Yli puolen desibelin poikkeama on kehotus pysähtyä ja tutkia sen sijaan, että ryhdytään korjaamaan ja jatkamaan.

Ympäristö ansaitsee saman huomion. Kapselin yli puhaltava tuuli tuottaa oman melunsa, jota vaahtotuulilasi vaimentaa, mutta ei koskaan poista sitä. Lämpötila, kosteus, ilmanpaine ja kalibraattorin sopivuus muuttavat lukemia hieman. Kun vertaat kahta kyselyä kuukauden välein, huomioi nämä ehdot yhtä huolellisesti kuin laitemalli.

Sama kurinalaisuus pätee testiohjelman värähtelypuolella, jossa kiihtyvyysmittarit ja varausvahvistimet tarvitsevat samanlaisen kenttävarmennusta. Kannettava tärinäkalibraattorimme kattaa kyseisen ketjun osan, joten yhdistetty melu- ja tärinätutkimus voidaan varmistaa yhdestä sarjapussista.

Kannettava tärinäkalibraattori kenttätarkistusta varten Luokassa luetellaan viisi kannettavaa tärinäkalibraattoria, jotka tukevat kiihtyvyysanturi- ja varausvahvistinketjujen kenttätodentamista yhdistetyissä melu- ja tärinätutkimuksissa. Näytä tuote →

Missä äänitasomittarit ansaitsevat pysyvyyden

Laite on yleiskäyttöinen; sovellukset ovat erityisiä, ja jokainen asettaa omat tapansa:

• Ympäristö- ja yhteisömelu. Pitkäaikainen hakkuu rajoilla, prosenttipistetilastot ja huolellinen sää- ja käyttöolosuhteiden dokumentointi.
• Rakennusakustiikka. Ilman ja iskun eristys, jälkikaiunta-aika ja useimpien luokitusmenetelmien vaatimat oktaavikaistatiedot.
• Koneiden ja tuotteiden melu. Vallitsevien lähteiden tunnistaminen, suunnitteluvaihtoehtojen vertailu ja ilmoitus- tai hyväksymistestien tukeminen.
• Työpaikan altistuminen. Henkilökohtainen dosimetria ja aluetutkimukset, joissa huomioidaan kesto, huipputapahtumat ja todellinen altistusmalli.
• Kuljetus. Ohitusmittaukset, ajoneuvon sisämukavuus, kisko- ja merimelu, joissa tärinä on yleensä tallennettava samanaikaisesti.
• Opetus ja tutkimus. Laboratorioharjoituksia ja opiskelijaprojekteja, joissa vankka instrumentti ja selkeät asetukset opettavat parempia tapoja kuin sovellus.

Jos hanke kattaa useita näistä alueista, on yleensä edullisempaa suunnitella koko ketju kerralla sen sijaan, että ostettaisiin jokaiselle erillinen instrumentti. Meidän tärinä- ja dynaamiset testausratkaisut on järjestetty tämän idean ympärille: anturit, tunnistus, heräte, kalibrointi ja ohjelmistot, jotka on suunniteltu toimimaan yhtenä järjestelmänä.

Lukemista suojelevat kenttätottumukset

Suurin osa huonoista akustisista tiedoista ei johdu huonoista instrumenteista. Se johtuu aikapaineen alaisena tehdyistä pienistä menettelytavoista. Nämä ovat ne, joita näemme useimmiten:

1. Pidä mittaria käsivarren etäisyydellä tai asenna se jalustalle; kehosi heijastaa ääntä ja kätesi voi peittää kapselin.
2. Osoita vapaan kentän kapseli kohti lähdettä ja pidä mittauspisteiden välinen kulma yhtenäisenä.
3. Huomaa jokaisen tallennetun tuloksen painotus, aikavakio ja keskiarvojakso, ei vain otsikkolukua.
4. Nauhoita lyhyt äänitiedosto tai kolmannen oktaavin tilannekuva tason rinnalle, jotta outo tulos voidaan selittää myöhemmin.
5. Mittaa tausta erikseen; lähdettä, joka on vain muutaman desibelin taustan yläpuolella, ei voida mitata yksinkertaisesti.
6. Kirjaa raporttiin instrumentin sarjanumero, kalibrointiarvot ja laiteohjelmiston versio joka kerta.

Kun kädessä pidettävä mittari ei enää riitä

Kädessä pidettävä mittari vastaa kysymykseen "kuinka kovaa". Se kamppailee "mikä komponentin ja miksi" kanssa. Kun projekti vaatii kolmannen oktaavin tai kapeakaistaisen spektrin, tilausanalyysin pyörivistä koneista, samanaikaisia ​​kohina- ja tärinäkanavia tai jatkuvaa seurantaa kuukausien ajan, luonnollinen seuraava askel on monikanavainen dynaaminen signaalianalysaattori, johon on liitetty asianmukaiset muuntimet.

Tämä vaihe muuttaa työnkulkua hyödyllisillä tavoilla. Kaikilla kanavilla on yhteinen aikakanta, joten vaihesuhteet säilyvät ja siirtopolun analysointi on mahdollista. Tiedot voidaan suoratoistaa verkkoon sen sijaan, että ne siirretään takaisin muistikortille. Ja sama laitteisto, joka tallentaa melua, tallentaa myös kiihtyvyyden, voiman ja jännityksen, mikä on juuri sitä, mitä modaalitesti tai 故障-tutkimus vaatii.

Verkotettuja analysaattoreita, kuten ZTN8128-perheen instrumenttejamme, käytetään yleensä silloin, kun useita mittauspisteitä on mitattava yhdessä, esimerkiksi koneen kotelossa, vaihteiston testitelineessä tai rakennuksen julkisivussa, jossa on useita mikrofoneja.

ZT-N8208I 8-kanavainen jännite/IEPE dynaaminen signaalianalysaattori Kahdeksan kanavainen, 24-bittinen analysaattori, jossa on 100 Mbps Ethernet, IEPE-heräte ja 128 kHz:n näytteenotto synkronoituun tärinän ja iskun mittaukseen. Näytä tuote →

Jos punnitat kahta lähestymistapaa, huomiomme aiheesta miten dynaaminen signaalianalysaattori eroaa perinteisestä instrumentista käy läpi kompromisseja tarkemmin.

Kaava kaikessa tässä on johdonmukainen. Äänitasomittari palkitsee valmistautumisesta paljon enemmän kuin ominaisuuksista: ilmoitettu mittari, varmennettu kapseli, järkevä mittausasento ja tallennettu kalibrointitarkistus ylittävät huolimattomasti käytetyn kalliimman instrumentin. Riippumatta siitä, tukeeko numero vaatimustenmukaisuusraporttia, suunnittelupäätöstä tai opiskelijan ensimmäistä kokeilua, se ansaitsee saman kurinalaisuuden. Se on se osa työtä, josta nautimme eniten, ja keskustelemme mielellämme mittausketjun läpi ennen tilausta eikä sen jälkeen.