Sonometre explicate: clase, ponderi, calibrare și utilizare pe teren

Stai pe o punte de pod la șase dimineața sau lângă un compresor despre care toată lumea de la atelier jură că este perfect normal și mai devreme sau mai târziu ajungi la aceeași concluzie: o impresie nu este o măsurătoare. Există un sonometru pentru a face acea conversie. Presiunea acustică în pascali devine un număr în decibeli, iar acel număr poate fi comparat cu o limită, o linie de bază sau o lectură pe care altcineva a făcut-o în același loc în urmă cu doi ani.

Construim lanțul de măsurare care se află în spatele acestor numere în fiecare zi: microfoane cu condensator, analizoare de semnal dinamic multicanal, echipamente de excitație și instrumente de calibrare. Aceleași întrebări continuă să vină de la inginerii de testare, echipele de întreținere și laboratoarele universitare, așa că acest ghid adună răspunsurile practice într-un singur loc: ce măsoară instrumentul de fapt, cum îl clasifică standardele, unde citirile merg de obicei greșit și când un contor portabil ar trebui să cedeze loc unui sistem complet de achiziție.

Ce măsoară cu adevărat un sonometru

În interiorul instrumentului, o diafragmă de microfon se mișcă cu câțiva nanometri și produce o tensiune proporțională cu presiunea sonoră. Acea presiune este apoi exprimată în raport cu o referință de 20 de micropascali, aproximativ pragul de auz la 1 kHz, folosind un raport logaritmic: de 20 de ori logaritmul de bază 10 al presiunii măsurate împărțit la presiunea de referință. Scara decibelilor există deoarece urechea în sine este logaritmică. O creștere de șase decibeli dublează presiunea sonoră, o creștere de zece decibeli se aude, de obicei, de două ori mai tare, iar o creștere a presiunii de o sută de ori devine gestionabilă de patruzeci de decibeli.

Observați ce se măsoară. Un sonometru raportează nivelul presiunii sonore în poziția capsulei sale. Nu raportează puterea sonoră, care descrie sursa în sine și este obținută prin metode destul de diferite. Menținerea clară a acestei distincții previne o mare confuzie atunci când fișa de date a unui furnizor și un studiu pe site par să nu fie de acord.

Contoarele moderne se opresc rareori la un nivel instantaneu. Detectorul face media semnalului ponderat, iar instrumentul stochează o familie de rezultate. Tabelul de mai jos le enumeră pe cele care apar cel mai des în rapoarte și standarde.

În interiorul instrumentului: capsulă, preamplificator, detector

Majoritatea contoarelor profesionale folosesc o capsulă condensatoare de jumătate de inch. O diafragmă metalizată subțire se află aproape de o placă din spate, iar capacitatea schimbătoare dintre ele devine o tensiune. Capsulele polarizate extern au nevoie de o sursă stabilă de polarizare; modelele pre-polarizate poartă o sarcină permanentă în materialul diafragmei și tolerează mai ușor condițiile de câmp. Orientarea capsulei contează și ea: microfoanele cu câmp liber sunt corectate pentru perturbațiile cauzate de propriul corp atunci când sunt îndreptate spre sursă, microfoanele de presiune sunt destinate pentru montare încasată sau cuple, iar tipurile cu incidență aleatorie împart diferența.

În spatele capsulei, preamplificatorul trebuie să prezinte o impedanță de intrare extrem de mare, astfel încât semnalul minuscul al capsulei să supraviețuiască cablului. De acolo semnalul trece prin rețeaua de ponderare a frecvenței, detectorul rădăcină pătratică medie cu constantele sale de timp selectabile și, în final, etapa de afișare și înregistrare. Merită să ne amintim unde se decide cu adevărat acuratețea. Afișajul nu contribuie aproape cu nimic la eroare; capsula, calibrarea ei și acustica din jurul instrumentului decid aproape totul.

Deoarece partea frontală a oricărei măsurători acustice este un senzor, păstrăm un interes deosebit pentru calitatea capsulei și stabilitatea mecanică. Microfoanele noastre acustice cu condensator sunt construite pentru utilizare în laborator și pe teren alături de analizoarele care înregistrează ieșirea lor.

Microfoane acustice cu condensator Categoria de produs Această pagină de categorie nu listează în prezent modele de microfoane, dar plasează capsule acustice alături de analizoare și echipamente de măsurare a vibrațiilor. Vizualizare produs →

Ponderarea frecvenței și a timpului fără jargon

Urechea umană nu este la fel de sensibilă la toate frecvențele și nicio ponderare nu se potrivește fiecărei întrebări. Prin urmare, standardele definesc mai multe curbe, iar o citire este lipsită de sens, cu excepția cazului în care curba este menționată împreună cu constanta de timp utilizată pentru a o netezi.

Ponderarea timpului funcționează în paralel. Fast folosește o constantă exponențială de 125 de milisecunde și se comportă aproximativ ca percepția umană a sonorității; Slow folosește o secundă și oferă o citire mai stabilă; Impulsul folosește o creștere rapidă și o descreștere lentă pentru evenimente tranzitorii. Când un raport spune „82 dB” și nimic altceva, întrebați ce ponderare și ce constantă de timp au fost aplicate. Același eveniment poate produce cu ușurință valori între patru sau cinci decibeli în diferite setări.

Pentru a menține cifrele ancorate în experiența de zi cu zi, graficul de mai jos compară nivelurile tipice ponderate A. Este mai degrabă o referință pentru intuiție decât un substitut pentru măsurare.

Clase IEC 61672: Clasa 1 și Clasa 2 în practică

Standardul internațional IEC 61672 împarte instrumentele în două clase de performanță. Diferența nu este cosmetică: stabilește cât de multă toleranță este permisă producătorul pentru fiecare frecvență, cât de larg trebuie să fie intervalul de operare liniar și, în consecință, ce măsurători poate suporta în mod credibil instrumentul. Cifrele de mai jos sunt mai degrabă tipice decât exhaustive, deci confirmați întotdeauna detaliile față de ediția actuală a standardului și regulile naționale de verificare.

Două instrumente de clase diferite pot fi ambele „corecte” și încă nu sunt de acord cu un decibel sau mai mult la extremele de frecvență. Dacă un contract citează o clasă, tratați citarea ca o cerință, nu o preferință.

Cinci întrebări la care trebuie să răspundeți înainte de a compara modelele

Listele de prețuri răspund rareori la întrebările care decid dacă o achiziție funcționează. De obicei începem o conversație cu acestea:

1. Ce decizie va susține numărul? O analiză unică și un test de conformitate contractuală justifică instrumente diferite.
2. Ce valoare specifică de fapt limita? Ponderarea, constanta de timp și perioada de mediere ar trebui să fie toate notate înainte de prima măsurare.
3. Un singur punct sau o hartă? Dacă aveți nevoie de mai multe locații simultan sau de zgomot alături de vibrații, un singur contor portabil va deveni în cele din urmă blocajul.
4. Cât timp nesupravegheat? Durata înregistrării, memoria, durata de viață a bateriei, protecția împotriva intemperiilor și accesul de la distanță contează odată ce o măsurătoare se execută timp de săptămâni.
5. Cine o verifică și cât de des? Calibrarea și verificarea periodică trebuie planificate la cumpărare, nu descoperite la primul audit.

Calibrarea este obiceiul care separă datele de numere

Un calibrator acustic se potrivește peste capsulă și produce un nivel cunoscut, de obicei 94 dB la 1 kHz, cu 114 dB disponibil pentru a verifica liniaritatea la niveluri mai mari. Rutina este scurtă și nu este opțională: verificați înainte de măsurare, verificați după și înregistrați ambele valori în fișier. O deriva de mai mult de o jumatate de decibel este un prompt pentru a opri si a investiga mai degraba decat a aplica o corectie si a continua.

Mediul merită aceeași atenție. Vântul care suflă peste capsulă generează propriul zgomot, pe care un parbriz din spumă îl reduce, dar nu îl elimină niciodată. Temperatura, umiditatea, presiunea atmosferică și potrivirea calibratorului modifică ușor citirile. Când comparați două sondaje distanță de luni, rețineți aceste condiții la fel de atent ca și modelul instrumentului.

Aceeași disciplină se aplică și pe partea de vibrații a unui program de testare, unde accelerometrele și amplificatoarele de încărcare au nevoie de același tip de verificare pe teren. Calibratorul nostru portabil de vibrații acoperă acea parte a lanțului, astfel încât un studiu combinat de zgomot și vibrații poate fi verificat dintr-o pungă de kit.

Calibrator portabil de vibrații pentru verificarea pe teren Categoria enumeră cinci calibratoare portabile de vibrații, care acceptă verificarea pe teren a lanțurilor accelerometre și amplificatoare de încărcare în studiile combinate de zgomot și vibrații. Vizualizare produs →

Unde sonometrele își câștigă păstrarea

Instrumentul este de uz general; aplicațiile sunt specifice, iar fiecare își impune propriile obiceiuri:

• Zgomotul de mediu și comunitar. Înregistrare pe termen lung la granițe, statistici percentile și documentare atentă a condițiilor meteorologice și de funcționare.
• Acustica clădirii. Izolarea aerului și la impact, timpul de reverberație și datele în bandă de octave pe care le necesită majoritatea metodelor de evaluare.
• Zgomotul de mașini și produse. Identificarea surselor dominante, compararea variantelor de proiectare și susținerea declarațiilor sau a testelor de acceptare.
• Expunerea la locul de muncă. Dozimetrie personale și studii de zonă, cu atenție asupra duratei, evenimentelor de vârf și modelului real de expunere.
• Transport. Măsurătorile de trecere, confortul interior al vehiculului, zgomotul feroviar și marin, unde vibrațiile trebuie de obicei înregistrate în același timp.
• Predare și cercetare. Exerciții de laborator și proiecte ale studenților, în care un instrument robust cu setări clare învață obiceiuri mai bune decât o aplicație.

Dacă un proiect se întinde pe mai multe dintre aceste zone, este de obicei mai economic să planificați întregul lanț deodată decât să cumpărați instrumente separate pentru fiecare. Al nostru soluții de încercare la vibrații și dinamice sunt organizate în jurul acestei idei: senzori, achiziție, excitare, calibrare și software concepute pentru a funcționa ca un singur sistem.

Obiceiuri de câmp care protejează lectura

Majoritatea datelor acustice proaste nu sunt cauzate de instrumente proaste. Este cauzată de mici alegeri procedurale făcute sub presiunea timpului. Acestea sunt cele pe care le vedem cel mai des:

1. Țineți contorul la distanță de braț sau montați-l pe un trepied; corpul tău reflectă sunetul și mâna ta poate masca capsula.
2. Îndreptați o capsulă cu câmp liber către sursă și mențineți unghiul consistent între punctele de măsurare.
3. Notați ponderea, constanta de timp și perioada de mediere pentru fiecare rezultat stocat, nu doar cifra din titlu.
4. Înregistrați un fișier audio scurt sau un instantaneu de a treia octavă alături de nivel, astfel încât un rezultat ciudat să poată fi explicat mai târziu.
5. Măsurați fundalul separat; o sursă care este doar câțiva decibeli deasupra fundalului nu poate fi cuantificată simplu.
6. Înregistrați numărul de serie al instrumentului, valorile de calibrare și versiunea firmware în raport, de fiecare dată.

Când un contor portabil nu mai este suficient

Un contor portabil răspunde la întrebarea „cât de tare”. Se luptă cu „care componentă și de ce”. Odată ce un proiect are nevoie de spectre de a treia octavă sau de bandă îngustă, analiză de ordine pe mașini rotative, canale simultane de zgomot și vibrații sau monitorizare continuă de-a lungul lunilor, următorul pas natural este un analizor de semnal dinamic cu mai multe canale, cu traductoarele adecvate atașate.

Acest pas schimbă fluxul de lucru în moduri utile. Toate canalele au o singură bază de timp, astfel încât relațiile de fază să supraviețuiască și analiza căii de transfer devine posibilă. Datele pot fi transmise în flux către o rețea, mai degrabă decât transportate înapoi de la site pe un card de memorie. Și același hardware care înregistrează zgomotul înregistrează și accelerația, forța și deformarea, ceea ce este exact ceea ce necesită un test modal sau o investigație 故障.

Analizoarele în rețea, cum ar fi instrumentele din familia noastră ZTN8128, sunt de obicei instalate acolo unde mai multe puncte de măsurare trebuie capturate împreună, de exemplu o carcasă a mașinii, un stand de testare cutie de viteze sau o fațadă a clădirii cu mai multe poziții de microfon.

ZT-N8208I Analizor de semnal dinamic IEPE cu 8 canale Un analizor cu opt canale, 24 de biți, cu Ethernet de 100 Mbps, excitare IEPE și eșantionare de 128 kHz pentru măsurarea sincronizată a vibrațiilor și șocurilor. Vizualizare produs →

Dacă cântăriți cele două abordări, nota noastră despre modul în care un analizor de semnal dinamic diferă de un instrument tradițional trece prin compromisuri mai detaliat.

Modelul din toate acestea este consecvent. Un sonometru recompensează pregătirea mult mai mult decât răsplătește caracteristicile: o măsurătoare declarată, o capsulă verificată, o poziție de măsurare sensibilă și o verificare înregistrată a calibrării vor depăși un instrument mai scump folosit cu neglijență. Indiferent dacă numărul ajunge să susțină un raport de conformitate, o decizie de proiectare sau primul experiment al unui student, merită aceeași disciplină. Aceasta este partea din munca de care ne place cel mai mult și suntem întotdeauna bucuroși să vorbim printr-un lanț de măsurare înainte de a fi comandat, mai degrabă decât după.