Pomiar mocy akustycznej z wykorzystaniem imc WAVE

W dzisiejszej inżynierii pomiar mocy akustycznej staje się jednym z podstawowych elementów procesu projektowania. Wymogi określone w normach ISO, definiują dopuszczalny poziom emisji hałasu przez urządzenia, nakładają obowiązek przeprowadzania obiektywnych pomiarów dźwięku w trakcie procesu projektowania.

W poniższym artykule poruszymy kwestię pomiarów mocy akustycznej z wykorzystaniem oprogramowania imc WAVE. Oprogramowanie to stanowi narzędzie zarządzające systemami akwizycji imc, skupiając się na pomiarach z zakresu akustyki i wibroakustyki.

Rys. 1 - Moduł imc ARGUSfit ICPU-6 - przeznaczony do podłączenia 6 mikrofonów wstępnie polaryzowanych IEPE.

Moc akustyczna

Pomiar mocy akustycznej stanowi główną metodę oceny poziomu ciśnienia akustycznego generowanego przez maszyny i urządzenia. Szereg norm ISO, umożliwiających przeprowadzenie tych pomiarów zarówno w przestrzeniach zaadaptowanych i nie zaadaptowanych akustycznie. W tym zakresie wyróżnić można  pomiary w pełnej komorze bezechowej, komorzez z podłogą odbijającą dźwięk oraz zwyczajnych pomieszczeniach zoptymalizowanych pod pole zbliżone do pola swobodnego. Dla większych urządzeń i maszyn powstały również specjalne normy opisujące pomiary w przestrzeniach otwartych, lub w miejscu ich instalacji.  

Emisja i ekspozycja na hałas

Emisja dźwięku opisuje ilość energii akustycznej emitowanej przez urządzenie – mierzona jest w postaci poziomu mocy akustycznej Lw. Zgodnie z dyrektywą maszynową, parametr ten musi być deklarowany przez producenta.

Z kolei ekspozycja na hałas odnosi się do wpływu hałasu na użytkownika lub otoczenie. Reprezentowana jest przez równoważny poziom ciśnienia akustycznego Leq(A), mierzony w miejscu pracy operatora lub obszarze objętym ochroną. 

Ocena emisji i ekspozycji

W przypadku ekspozycji na hałas dopuszczalne wartości przedstawiane są za pomocą jednoliczbowych wartości. Np. dopuszczalna ekspozycja na hałas dla 8 godzinnego dnia pracy wynosi 85 dBA. Należy pamiętać, że pomiary te wykonywane są na aktywnych miejscach pracy, zbierając wypadkową informację ze wszystkich źródeł hałasu.

W procesie projektowania, analiza hałasu powinna odbywać się z możliwością rozłożenia go na pasma częstotliwościowe identyfikując tym samym, który zakres wymaga dodatkowej pracy. W trakcie analizy wykorzystuje się najczęściej 3 zakresy częstotliwościowe:   

• widm oktawowych,
• widma tercjowych (1/3 oktawy),
• widm FFT (szybka transformata Fouriera).

Rys. 2 - Oprogramowanie imc Wave. Reprezentacja hałasu za pomocą widma oktawowego (niebieski), widma tercjowego (różowy), widma FFT (zielony) 

imc WAVE jako miernik mocy akustycznej

Analizator widma w programie imc WAVE umożliwia pomiar mocy akustycznej poprzez metodę rejestracji generowanego ciśnienia akustycznego. Metoda ta uwzględnia energię dźwiękową promieniowaną we wszystkich kierunkach i została opisana w dedykowanych normach ISO. W celu uchwycenia dźwięku emitowanego dookoła badanego obiektu, wokół niego projektuje się referencyjną powierzchnię odniesienia (Rys. 2 – czerwony sześcian). Na tej powierzchni rozmieszcza się mikrofony, które rejestrują średnie poziomy ciśnienia akustycznego (Leq) na całej powierzchni pomiarowej. Liczba mikrofonów zależy od wielkości badanego obiektu oraz rozmiaru powierzchni referencyjnej. Sama powierzchnia przyjmuje najczęściej kształt prostopadłościanu lub półsfery. 

Oprogramowanie imc WAVE pozwala na zaprojektowanie całego systemu pomiarowego, z graficznym interfejsem reprezentującym przestrzeń pomiarową i rejestrowane wyniki. 

Rys. 3 - Prostopadłościenna referencyjna powierzchnia odniesienia dla badanego obiektu 

Rozbudowa systemu o analizę mocy akustycznej

Oprogramowanie imc WAVE stanowi zarówno narzędzie pomiarowe, wskazujące mierzony poziom równoważnego poziomu ciśnienia akustycznego, jak i element analizujący wyniki i dokonujący niezbędnych obliczeń związanych z wyznaczaniem mocy akustycznej. Oba elementy zarządzane są z jednego miejsca i eksportując gotowe raporty pomiarowe. 

Analizator widmowy imc WAVE może zostać w kilku krokach rozszerzony o funkcję analizatora mocy akustycznej. W zakładce „Command Batches” użytkownik może uruchomić sekwencję FAMOS, która realizuje wymagane obliczenia po załadowaniu eksperymentu.

Rys. 4 - Okno zarządzania używanym mikrofonami i rejestrowanym funkcjami pomiarowymi.

Procedura pomiarowa krok po kroku

Krok 1: Otwarcie szablonu eksperymentu

Otwarcie gotowego szablon eksperymentu dla pomiaru mocy akustycznej w imc WAVE.

Krok 2: Konfiguracja szablonu

Ustawienie liczby mikrofonów, geometrii powierzchni obwiedni oraz krzywych wynikowych.

Krok 3: Załadowanie strony startowej z metadanymi

Wprowadzenie informacji o obiekcie pomiarowym i warunkach pomiaru.

Rys. 5 - Okno zarządzania pomiarem, zawierające niezbędne informacje o obiekcie, punktach pomiarowych i wynikach analizy 

Krok 4: Strona pomiarowa

Użytkownik może zdefiniować, jakie informacje są prezentowane. Typowe elementy to:

• tabele z wartościami pomiarowymi,
• widma tercjowe i oktawowe,
• widma FFT.

Na koniec następuje automatyczna korekta wyników uwzględniająca hałas tła oraz warunki środowiskowe.

Rys. 6 - Okno wynikowe, zawierające wyniki poboczne i końcowe w postaci wartości jednoliczbowych i dla poszczególnych pasm pomiarowych 

Krok 5: Obserwacja przebiegu pomiaru

Wyniki są obliczane w czasie rzeczywistym zgodnie z normą i prezentowane bezpośrednio po pomiarze. Pomiary mogą zostać zautomatyzowane zarówno w kontekście testów kolejnych sztuk urządzenia jak i różnych trybów pracy konkretnej sztuki. 

Krok 6: Generowanie raportu

Użytkownik może samodzielnie zdefiniować zawartość raportu: wykresy, wyniki, dane pomiarowe, opisy obiektu, metadane. Raport może też zawierać porównanie do krzywych granicznych.

Rys. 7 - Przykładowy projekt raportu pomiarowego, automatycznie generowanego po wykonanym badaniu. 

Prosty przepis na precyzyjny pomiar

imc WAVE to narzędzie umożliwiające zgodny z normami pomiar i analizę emisji akustycznej maszyn. System pozwala w prosty sposób przeprowadzić kompleksowy pomiar mocy akustycznej, z pełną analizą widmową oraz automatycznym raportowaniem wyników.

Oprogramowanie można przetestować pobierając wersję demonstracyjną dostępną na stronie producenta.

Skontaktuj się z nami aby uzyskać więcej informacji na temat systemu pomiarowego i omówić indywidualne wymagania pomiarowe.