on-line калькулятор для обработки результатов измерений шума

ON-LINE КАЛЬКУЛЯТОР ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
ШУМА ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ ПО ГОСТ 20444-14.
Основные понятия.
Характеристиками шума транспортного потока (ТП) согласно ГОСТ 20444-2014 являются
эквивалентный уровень звука LAeqT и средний максимальный уровень звука LAmax на интервале
оценки Т.
Интервалом оценки называется отрезок времени, к которому должны быть приведены
измеряемые характеристики шума для сравнения с нормативными значениями. Интервал оценки
задается документом, устанавливающим нормативные значения характеристик шума.
Интервалом наблюдения называется отрезок времени, за который проводятся все
необходимые измерения. Интервал наблюдения не обязательно совпадает с интервалом оценки.
Максимальный уровень звука определен, как уровень звука, превышенный в течение 1%
времени измерения, т.е. статистический максимум по уровню 1%. Большинство современных
приборов могут измерять эту величину. За характеристику шума транспортного потока в ГОСТ
принимается значение среднего уровня из всех максимальных уровней, полученных в отдельных
проведенных измерениях. Вычисление среднего уровня проще всего выполнять с помощью
виброакустического калькулятора, закладка СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ.
Примечание. Если прибор не может измерять статистический максимум, за
максимальный уровень звука обычно принимают наибольшее значение, зафиксированное во
время измерения для параметра LAS . Разница со статистическим максимальным уровнем
может превышать 10 дБ. Для ее уменьшения следует, как минимум, контролировать и
исключать звуковые события, не связанные с объектом измерения.
Для измерения эквивалентного уровня звука транспортных потоков стандарт описывает
два метода.
Метод прямого многократного измерения эквивалентного уровня звука ТП на интервале
наблюдения.
В случае интенсивных транспортных потоков непосредственно измеряется эквивалентный и
максимальный уровни звука потока. Интенсивным можно считать поток, для которого заданное
число участников транспортного потока (УТП) каждой категории проходит мимо точки измерения
за приемлемое время, десятки минут. Или поток, в котором отсутствуют интервалы между
отдельными проездами и невозможно измерить каждый проезд отдельно. Ситуация характерна
для автотранспортных потоков. Проводится несколько измерений, каждое из которых должно
включить как минимум заданное количество проездов каждой категории УТП. Дополнительно, за
последнюю минуту измерения эквивалентный уровень звука не должен измениться более, чем на
0,5 дБ.
По результатам проведенных измерений определяется средние значение эквивалентного уровня
звука ТП и его неопределенности по формулам.
Среднее значение:
0,1∙𝐿𝐴𝑒𝑞𝑖
𝐿̅𝐴𝑒𝑞 = 10 ∙ log ∑𝑁
− 10 ∙ log 𝑁 (1)
𝑖=1 10
Неопределенность по типу А:
2
̅
∑𝑁
𝑖=1(𝐿𝐴𝑒𝑞𝑖− 𝐿𝐴𝑒𝑞 )
𝑢𝐴 = √
𝑁(𝑁−1)
(2)
Неопределенность по типу B равна uB=0,7 дБ (или 1,5 дБ) для шумомеров 1 ( или 2) класса.
Общая стандартная (к=1, Р=0,68) неопределенность эквивалентного уровня звука ТП:
𝑢𝑐 = √𝑢𝐴2 + 𝑢𝐵2 (3)
Для обработки результатов, полученных методом прямого измерения, проще всего использовать
виброакустический калькулятор НТМ. В его закладке СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ расчет ведется по
формулам (1)-(3).
Расширенная неопределенность вычисляется умножением стандартной на коэффициент охвата.
Расширенная (к=2, Р=0,95) неопределенность эквивалентного уровня звука ТП:
𝑈95% = 2 × √𝑢𝐴2 + 𝑢𝐵2
Расширенная односторонняя (k=1,65, P-=0,95) неопределенность эквивалентного уровня звука ТП:
𝑈95% = 1,65 × √𝑢𝐴2 + 𝑢𝐵2
Метод на основе измерений звукового воздействия отдельных проездов участников
транспортного потока. Метод отдельных проездов.
Метод заключается в измерении уровней звукового воздействия событий, представляющих
отдельные проезды УТП на интервале наблюдения и последующего расчета эквивалентного
уровня звука за интервал оценки. Принципиальным преимуществом этого метода является
возможность рассчитать нормируемые параметры для любого интервала оценки и графика
движения, а не только фактического графика на интервале наблюдения, в котором проводились
измерения.
Все УТП разделяются на категории с близкими шумовыми характеристиками. Для автотранспорта
такими категориями являются: грузовые автомобили, легковые автомобили, мотоциклы и т.п. Для
железнодорожного транспорта: пассажирские поезда, грузовые, пригородные и т.п.
Для каждой категории проводятся измерения уровней звукового воздействия проездов 𝐿𝐴𝐸𝑚𝑖 ,
где m – категория УТП, i – номер измеренного проезда УТП данной категории. Необходимое
число измерений проездов УТП каждой категории определено в стандарте. Если средство
измерения (СИ) является интегрирующим шумомером, значение 𝐿𝐴𝐸𝑚𝑖 считывается
непосредственно с индикатора СИ. Если СИ является интегрирующим усредняющим шумомером,
значение 𝐿𝐴𝐸𝑚𝑖 рассчитывается по формуле:
𝐿𝐴𝐸𝑚𝑖 = 𝐿𝐴𝑒𝑞𝑚𝑖 + 10 ∙ log10 ( 𝑇𝑚𝑖 ) (4),
Где:
𝐿𝐴𝑒𝑞𝑚𝑖 – эквивалентный уровень звука, измеренный за время прохождения i-го УТП категории m;
Т𝑚𝑖 – время измерения 𝐿𝐴𝑒𝑞𝑚𝑖 .
Примечание. Время измерения одного проезда не равно времени прохождения поезда мимо
точки измерения. Начало измерения не должен быть позже момента достижения
нарастающим шумом подходящего УТС уровня Lmax-10 дб. Окончание измерения не должен
быть раньше достижения этого уровня спадающим шумом уходящего УТС. Если шум
проходящего УТС на 10 и больше дБ превышает фоновый шум, целесообразно время измерения
брать с запасом. Начинать измерение на 5-10 секунд раньше и заканчивать на 5-10 с позже
указанных выше моментов. Это не повысит результат измерения 𝐿𝐴𝐸𝑚𝑖 , но предотвратит
его занижение.
Результаты измерений отдельных проездов заносятся в соответствующие окна ввода вкладки
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ калькулятора-20444. В окно КАТЕГОРИЯ ТРАНСПОРТА можно внести ее
название. В примере ПАССАЖИРСКИЙ. Если измерены уровни звукового воздействия 𝐿𝐴𝐸𝑚𝑖 , они
вносятся в третье окно ввода. Первые два окна не заполняются.
По кнопке ВЫЧИСЛИТЬ будет вычислен средний уровень звукового воздействия единичного
проезда данной категории транспорта
𝐿̅𝐴𝐸𝑚 и его стандартная неопределенность uam.
𝐿̅𝐴𝐸𝑚 = 10 ∙ log (1𝐼 ∑𝐼𝑖=1 100,1∙𝐿𝐴𝐸𝑚𝑖 ) (5)
u a ,m 
1  I
LAEmi  LAEm 2  (6)


I  I  1  i 1

Если измерены эквивалентные уровни звука, они вносятся в первое окно. Во второе вносятся
соответствующие времена измерений. Уровни звукового воздействия калькулятор вычислит по
формуле (4) и внесет в третье окно после нажатия кнопки ВЫЧИСЛИТЬ. Дальше также
вычисляются средний уровень звукового воздействия данной категории транспорта
стандартная неопределенность uam
𝐿̅𝐴𝐸𝑚 и его
Аналогично производится ввод результатов измерения и расчет для остальных категорий
транспорта. После нажатия кнопки ДОБАВИТЬ КАТЕГОРИЮ возникает следующая секция для
ввода. Число секций не ограничено.
После ввода всех результатов в закладке РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ можно переходить к закладке
РАБОЧАЯ ТАБЛИЦА. В ней для каждой категории транспорта вводится число проездов за время
оценки Nm. В правой колонке автоматически вычисляется уровень звукового воздействия каждой
категории за время оценки 𝐿𝐴𝐸𝑁𝑚 :
̅
𝐿𝐴𝐸𝑁𝑚 = 10 ∙ log(𝑁𝑚 ∙ 100,1∙𝐿𝐴𝐸𝑚 ) (7)
В закладке ИТОГОВАЯ ТАБЛИЦА приводятся окончательные результаты.
Общий уровень звукового воздействия при заданном числе проездов всех категорий 𝐿𝐴𝐸потока за
интервал оценки:
0,1∙𝐿𝐴𝐸𝑁𝑚
𝐿𝐴𝐸потока = 10 ∙ log(∑𝑀
) (8)
𝑚=1 10
Соответствующий ему и время оценки Т эквивалентный уровень звука 𝐿𝐴𝑒𝑞потока
𝐿𝐴𝑒𝑞потока = 𝐿𝐴𝐸потока − 10 ∙ log(Т) (9)
Неопределенность эквивалентного уровня звука транспортного потока. Стандартная, расширенная
с коэффициентом охвата 2 и уровнем доверия 95%, расширенная односторонняя с
коэффициентом охвата 1,65 и односторонним уровнем доверия 95%.
Расчет неопределенности эквивалентного уровня звука транспортного потока.
Формулы (7)-(9) в ГОСТ 20444-14 объединены в одну:
(𝐿̅𝐴𝐸𝑚 +10∙log 𝑁𝑚 )∙0,1
𝐿𝐴𝑒𝑞потока = 10 ∙ log{𝑇1 [∑𝑀
]} (10)
𝑚=1 10
После преобразования она принимает вид:
𝑁𝑚
0,1∙𝐿̅𝐴𝐸𝑚
𝐿𝐴𝑒𝑞потока = 10 ∙ log{[∑𝑀
]} (11)
𝑚=1 𝑇 ∙ 10
Вид, аналогичный по структуре формуле ГОСТ Р ИСО 9612-2013 для вычисления эквивалентного
уровня звука за рабочий день по стратегии на основе рабочей операции:
̅
Т𝑚
0,1∙𝐿𝐴𝑒𝑞𝑚
𝐿𝐸𝑋8ℎ = 10 ∙ log{[∑𝑀
]}
𝑚=1 𝑇 ∙ 10
(12)
Место среднего уровней звука m-й операции в формуле 12 в формуле 11 занимает средний
уровень звукового воздействия для m-й категории транспорта, а место продолжительности m-й
операции – число проездов m-й категории транспорта. Поэтому для расчета общей стандартной
неопределенности результата измерения эквивалентного уровня звука транспортного потока
использовался алгоритм расчета из ГОСТ Р ИСО 9612-2013 с соответствующей заменой входных
параметров. Из баланса неопределенностей исключены составляющие, обусловленные
установкой микрофона и неопределенностью числа проездов, поскольку они не рассматриваются
ГОСТ 20444-2014.
Дополнительные возможности.
Калькулятор позволяет в полной мере использовать преимущества метода отдельных проездов.
1. Изменение числа проездов за время оценки моделирует разные графики движения
транспорта. Например, отдельно для ночного и дневного периодов. Или для летнего и
зимнего графиков движения.
2. Обнуление числа проездов любой категории соответствует ее исключению из
транспортного потока.
3. В итоговой таблице можно изменять время оценки. Вместе с изменением числа проездов
это позволяет, например, отдельно оценивать шум в час пик и за дневной период в целом.
4.
Если необходимо получить дополнительную шумовую характеристику ТП в виде
эквивалентных уровней звукового давления в октавных полосах частот, то все сказанное
справедливо для каждой полосы в отдельности.
Другие применения.
Метод измерение эквивалентного уровня звука за заданный интервал времени с помощью
измерений уровней звукового воздействия отдельных событий применим не только для
транспортных потоков.
Шум, создаваемый движением лифтов, можно рассмотреть, как транспортный поток с одной
категорией УТП.
Шум любого оборудования, работа которого предполагает периодическое включение и
выключение. В том числе включения на разных режимах работы. В этом случае отдельные
включения будут аналогами отдельных проездов, а разные режимы работы, аналогами разных
категорий.
Или для разных видов оборудования с разной звуковой мощностью, каждое их которых
периодически включается и выключается.
Перечень вариантов применения метода можно продолжать, но обозначена.