2.Экспериментальная часть

2.1. Описание лабораторного стенда и шумомера

Лабораторный стенд состоит из камеры, имитирующей производственное помещение (см. схему на стенде), генератора звуковых колебаний, измерителя шума и вибраций ВШВ - 003 и пульта управления.

Камера разделена перегородками на три одинаковых камеры I, II, III. В каме-ре I выполнена звукопоглощающая облицовка стенок акустическими гипсовыми штампованными плитами АГШБ заводского исполнения. В камере III установлен звукоизолирующий кожух, выполненный из листовой стали. В каждой из камер установлены динамики Д₁, Д₂, Д₃, на которые подаются одинаковые электрические сигналы из генератора звуков, и микрофонные капсюли (микрофоны) М₁, М₂, М₃.

Измеритель ВШВ - 003 предназначен для измерения и частотного анализа параметров шума и вибрации в ходе научных работ при исследованиях, испытаниях и в целях борьбы с постоянным шумом по ГОСТ 12.1.003 - 83 и вибрацией в промышленности при разработке и контроле качества изделий.

Измеритель ВШВ - 003 построен по принципу преобразования звуковых колебаний в пропорциональные им электрические сигналы, которые затем усиливаются и измеряются с помощью измерительного прибора.

В качестве преобразователя звуковых давлений в электрические сигналы используется конденсаторный микрофонный капсюль М - 101. Имеющиеся в нем мембрана и неподвижный электрод являются обкладками конденсатора. При воздействии звукового давления мембрана прогибается и электрическая емкость капсюля изменяется. Это при наличии подаваемого на неподвижный электрод поляризующего напряжения приводит к появлению переменного напряжения на обкладках конденсатора. Электрические сигналы (переменное напряжение), пропорциональные звуковому давлению, усиливаются измерительным трактом и поступают на измерительный прибор, проградуированный в децибелах средних квадратических значений уровня звука.

Измеритель ВШВ - 003 измеряет действующее среднее квадратическое значение уровней звука по частотным характеристикам А,В,С и ЛИН и уровней звукового давления в октавных полосах частот. Пределы динамического и частотного диапазонов измеряемых значений уровня от 25 до 140 дБ и от 10 до 20000 Гц со среднегеометрическими частотами октавных полос 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц.

В комплект измерителя ВШВ - 003 входят: прибор измерительный, предусилитель микрофонный, капсюль микрофонный конденсаторный М – 101 и блок питания. Лицевая панель измерительного прибора приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Общий вид передней панели измерительного прибора:

1- показывающий прибор; 2 - переключатель ДЕЛИТЕЛЬ, dВ I; 3 - переключатель ДЕЛИТЕЛЬ, dВ II; 4 - индикатор ПЕРЕГР.; 5 - светодиоды; 6 - шкала dB, М - 101; 7 - переключатель РОД РАБОТЫ; 8 - кнопка V; 9 - кнопка 1 кНz; 10 - кнопка ФИЛЬТРЫ ОКТАВНЫЕ; 11- переключатель ФИЛЬТРЫ ОКТАВНЫЕ; 12 - переключатель ФИЛЬТРЫ.

2.2. Правила безопасности при выполнении работы

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, прошедшие инструктаж по безопасности труда. При выполнении работы должны соблюдаться следующие правила:

1) Перед началом измерений проверить исправность защитного заземления измерителя ВШВ-003 путем визуального осмотра.

2) При появлении признаков пробоя изоляции или утечки тока на корпус из-

мерителя (ощущается легкая дрожь в кончиках пальцев при касании ими корпуса измерительного прибора и пр.) немедленно обесточить стенд и поставить в известность об этом преподавателя или лаборанта.

3) Никаких самостоятельных действий к устранению неисправности стенда не

предпринимать.

2.3. Проведение измерений параметров шума.

Измерения проводятся в 2 этапа, каждый из которых состоит из измерения общего уровня шума и уровней звукового давления в октавных полосах частот.

Первый этап

На первом этапе проводится измерение параметров исходного шума в каме- ре II, т.е. без использования каких-либо средств защиты.

Измерение производится в следующем порядке.

Переключатели измерительного прибора установите в положения:

ДЕЛИТЕЛЬ, dВI 2 - 80,

ДЕЛИТЕЛЬ, dВII 3 – 50,

ФИЛЬТРЫ 12 – ЛИН,

РОД РАБОТЫ 7 - F.

Кнопки V 8, 1кНz и ФИЛЬТРЫ ОКТАВНЫЕ 10 должны быть отключены, т.е. находиться в отжатом состоянии.

После 1 мин. самопрогрева можно производить измерения.

Измерить общий уровень шума.

Включить на пульте управления стендом тумблеры: СЕТЬ (при этом должна загореться сигнальная лампочка), Д₂ и М₂.

Если при измерении стрелка показывающего прибора 1 находится в отрицательном секторе шкалы, то она выводится в сектор 0-10 шкалы dВ сначала переключаем ДЕЛИТЕЛЬ, dВI 2 ступенями до конца, а затем при необходимости переключателем ДЕЛИТЕЛЬ, dВII 3. Если периодически загорается индикатор ПЕРЕГР 4, то ДЕЛИТЕЛЬ, dB1 2 необходимо переключить на более высокий уровень. Если при измерении низкочастотных составляющих звука возникают флуктуации (колебания) стрелки показывающего прибора 1, то переведите переключатель РОД РАБОТЫ 7 из положения F в S.

Для определения результата измерения общего уровня сложите показания светодиода 5 по шкале dB М – 101 6 на передней панели прибора измерительного и показание показывающего прибора 1 по шкале dB. Например, над горящим светодиодом 5 на шкале dB М – 101 6 стоит значение 50, а на показывающем приборе 1 стрелка находится у значения 7 на шкале dB. Суммируем полученные значения и в результате получим общий уровень шума, т. е. 50 + 7 = 57 дБ.

Измерить уровни звукового давления в октавных полосах частот.

При измерении уровней звукового давления в октавных полосах частот пользоваться переключателем ДЕЛИТЕЛЬ, dB1 2 не нужно, при этом он должен оставаться в том положении, которое он занимал при измерении общего уровня шума.

Нажмите кнопку ФИЛЬТРЫ ОКТАВНЫЕ 10 и, переключая переключатель ФИЛЬТРЫ ОКТАВНЫЕ 11, включайте необходимые октавные фильтры, начиная с октавной полосы, f_c = 31,5 Hz и заканчивая – f_c = 8000 Hz. При этом в каждой октавной полосе устанавливать стрелку показывающего прибора 1 в сектор 0 – 10 шкалы dB необходимо только переключателем ДЕЛИТЕЛЬ dB11 3. Результат измерения L₁ определяется так же, как при измерении общего уровня шума.

Второй этап.

В соответствии с заданием преподавателя выполняются для одного из трех вариантов измерения по определению эффективности:

1) звукопоглощения в камере I, для этого включите тумблеры Д₁ М₁;

2) звукоизоляции междукамерной металлической перегородки – Д₂М₃;

3) звукоизоляции звукоизолирующим кожухом в камере 111 - Д₃ М₃.

Во всех случаях измерение общих уровней шума и уровней звукового давления в октавных полосах частот L₂ производится аналогично измерениям, рассмотренным выше. Измеренные значения параметров шума заносятся в таблицу бланка отчета.

По полученным значениям параметров шума L₁ и L₂ строятся спектры шума на первом графике бланка, на котором изображена ломаная линия предельно допустимых уровней звукового давления в октавных полосах частот на рабочих местах в производственных помещениях (см. п. 5 табл. 1.1).

2.4.Определение эффективности средств защиты расчетным

методом

Эффективность средств защиты может быть определена аналитическим или графоаналитическим методами. В зависимости от типа используемых средств защиты эффективность определяется следующим образом.

1. Эффективность звукопоглощения при использовании облицовок ( Д₁ М₁).

Величина звукопоглощения L в дБ определяется по уравнению:

L = 10  lgВ₁    (В  ₁)^-1,

где В, В₁ – постоянная помещения соответственно до акустической обработки и после нее; ,₁- коэффициенты, учитывающие нарушение диффузности звукового поля в помещении соответственно до акустической обработки и после нее.

В = В₁₀₀₀  ,

где В₁₀₀₀ - постоянная помещения на среднегеометрической частоте f_c = 1000 Гц, м². Принять В₁₀₀₀ = 0,04 м²;  - частотный множитель, зависящий от объема помещения.

Все вышеперечисленные величины определяются по строительным нормам и правилам СНиП II - 12 - 77, зависят от большого количества факторов и для упрощения расчетов промежуточные значения для условий стенда сведены в табл. 2.1.

Полученные расчетные значения L заносятся в таблицу отчета.

2. Эффективность звукоизоляции при использовании металлической перегородки (Д₂М₃).

Величина звукоизоляции перегородкой, стеной, перекрытием и т.д. определяется графоаналитическим методом. Сущность его заключается в следующем.

Строится график в прямоугольной системе координат R (дБ) и f (Гц) (см. нижний график в бланке отчета). По оси абсцисс откладывают частоты f в логарифмическом масштабе. Каждое удвоение частоты (октаву) наносят через равные отрезки. Далее строят частотную характеристику звукоизоляции ограждением, состоящую из прямолинейных отрезков АВ, ВС и СD. Сначала определяют координаты точек В и С: R_В = 32, f_В = 6000 h^-1, R_C = 22 и f_c = 12000 h^-1. Здесь h - толщина перегородки, мм.

Таблица 2.1

Расчетные значения членов уравнений

Среднегеометрическая частота октавной Полосы	Параметры формул
		В1		1
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000	0,80 0,75 0,70 0,80 1,00 1,40 1,80 2,50	0,0119 0,0122 0,0202 0,0944 0,1023 0,0465 0,0415 0,0471	0,73 0,75 0,77 0,73 0,70 0,63 0,57 0,50	0,66 0,67 0,68 0,66 0,62 0,54 0,47 0,39

Координаты точек В и С в общем случае зависят от материала перегородки.

После нанесения на график расчетных точек В и С их соединяют между собой прямой линией. Затем из т.В проводится прямая линия с наклоном вниз 4 дБ на одну октаву до пересечения с осью ординат (т.А). Из т.С вправо проводится восстающая прямая линия с подъемом 8 дБ на одну октаву до пересечения с ординатой, имеющей частоту f = 8000 Гц (т.D). Из полученного графика определяются значения звукоизоляции R для каждой октавной полосы и заносятся в таблицу бланка отчета.

3. Эффективность звукоизоляции при использовании звукоизолирующего кожуха (Д₃М₃).

Величина звукоизоляции звукоизолирующими кожухами определяется графоаналитическим методом так же, как и при использовании звукоизолирующих перегородок (Д₂М₃).

Координаты точек В и С определяют по формулам: f_В = 1,6  10⁶  d ^1;

R_В = 74 – 20  lg (d  h^-1); f_c = 1,2  10⁴  h^-1; R_C = 31.

Здесь: d - диаметр оболочки кожуха, мм; h - толщина материала оболочки кожуха, мм;

После нанесения расчетных точек В и С, их соединяют между собой прямой линией. Затем из т.В влево проводят прямую линию с возрастанием 6 дБ на одну октаву до пересечения с осью ординат (т.А). Из т.С вправо проводится прямая линия с возрастанием 8 дБ на одну октаву до пересечения с ординатой, имеющей частоту f = 8000 Гц (т.D). Из полученного графика определяются значения звукоизоляции R для каждой октавной полосы частот и заносятся в таблицу бланка отчета.

В отчете сделать вывод об эффективности примененного средства защиты от шума и сходимости результатов определения эффективности снижения шума, полученных при измерениях и аналитическом или графоаналитическом методах.