Способ измерения уровня импульсного шума в заданном частотном диапазоне

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ИМПУЛЬСНОГО ШУМА В ЗАДАННОМ ЧАСТОТНОМ ДИАПАЗОНЕ(71) Заявитель Государственное учреждение Республиканский научнопрактический центр гигиены(72) Авторы Запорожченко Анатолий Андреевич Соколов Сергей Михайлович Худницкий Станислав Станиславович Соловьева Ирина Владимировна Быкова Надежда Петровна Запорожченко Сергей Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное учреждение Республиканский научно-практический центр гигиены(56) СУВОРОВ Г.А. и др. Влияние пикового уровня и числа импульсов шума на слух кузнецов горячей ковки // Медицина труда и промышленная экология. 2002. -12. - С. 12-15.1448218 1, 1988.2003042836 , 2003. Инструкция 2.2.4.10-13-39-2006. Гигиеническая оценка импульсной вибрации и импульсного шума. - Минск,2006.(57) Способ измерения уровня импульсного шума в заданном частотном диапазоне измерительной аппаратурой с динамической характеристикой Пик, отличающийся тем, что задают частотный диапазон с нижней границей не менее 2 Гц и верхней - не более 8000 Гц, для аппроксимации используемой частотной характеристики определяют предварительный набор стандартных и/или ограниченных по частоте частотных коррекций А,В, С локальной, общей и низкочастотной общей вибрации в диапазоне частот звуковых и инфразвуковых колебаний с полосой пропускания на уровне - 3 дБ для центральных третьоктавных полос шириной от 2 до 9 октавных полос, расположенных в порядке возрастания их среднегеометрических частот и перекрывающих заданный частотный диапазон без пропусков и повторений входящих в него октавных полос, измеряют уровни ,дБ, импульсного шума в полосах частот частотных коррекций упомянутого набора, гденомер частотной коррекции в наборе, по измереннымвычисляют критерий , дБ, определяющий вклад каждой оцениваемой частотной коррекции в суммарный уровень импульсного шума, из выражения где- номер критерия, соответствующий номеру оцениваемой частотной коррекции в наборе- количество оцениваемых частотных коррекций,1 12537 1 2009.10.30 из величин , меньших заданной допустимой погрешности П, дБ, выбирают наименьшую, а соответствующую ей частотную коррекцию удаляют из набора и повторяют цикл измерений при меньших значенияхдо тех пор, пока оставшиеся величиныбудут больше П, по которым определяют окончательный набор частотных коррекций, который используют для получения уровня импульсного шума. Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в медицине труда для оценки воздействия импульсного шума на человека, а также для оценки шумовых характеристик ручного инструмента, кузнечно-прессового и другого оборудования, создающего импульсный шум в диапазоне частот звуковых и инфразвуковых колебаний от 2 до 8000 Гц. Известен способ измерения амплитуды шумовых импульсов путем определения их уровней на динамической характеристике измерительной аппаратуры Пик при использовании определенной частотной коррекции, являющийся прототипом по отношению к заявляемому способу. В качестве частотной коррекции здесь используется частотная характеристика А 1. На уровне - 3 дБ стандартная характеристика А является линейной в диапазоне частот 1000-8000 Гц 2 и обеспечивает неискаженное прохождение сигнала со спектральными составляющими в этой высокочастотной части спектра шума. Совершенно иная картина будет наблюдаться в области низких частот на 500 Гц происходит завал на 3,2 дБ, на 250 Гц - 9 дБ, на 31,5 Гц - 39 дБ. Таким образом, в указанном способе не учитывается ширина спектра исследуемого сигнала, что является его существенным недостатком, поскольку из спектра удаляются составляющие с частотой ниже 1000 Гц и, как следствие, занижается амплитуда импульсного сигнала, измеренная на таком режиме. Другим недостатком способа является нестабильность результатов измерений, вызванная неопределенностью (неоднозначностью) нижней границы частотного диапазона. Кроме того, не вся выпускаемая в настоящее время аппаратура для измерения шума может обеспечить стабильность измерений на динамической характеристике Пик при ширине пропускания в одну октаву. Аппаратура фирмы(Дания), например, обеспечивает такие измерения,а приборы моделей 101 В, 101 ВМ, 110 А фирмы Октава (Российская Федерация), моделей 2800, 2900 фирмы-(США) в режиме спектр (т.е. и в октавных, и в третьоктавных полосах частот) отсчет уровней Пик не производят. Аппроксимация частотного диапазона октавными полосами в этом случае невозможна. Как выход из создавшегося положения следует рекомендовать в данной ситуации использование набора стандартных частотных коррекций, каждая из которых состоит из нескольких октавных полос, расположенных в порядке возрастания их среднегеометрических частот и перекрывающих заданный частотный диапазон без пропусков и повторений входящих в него октавных полос. В связи с тем, что в целом ряде случаев могут существовать несколько вариантов аппроксимирующих наборов, целесообразно исключать из рассмотрения частотные коррекции, вклад которых в общий уровень меньше заданной допустимой погрешности. Общим признаком для заявляемого способа и прототипа является измерение уровня импульсного шума в заданном частотном диапазоне на измерительной аппаратуре с динамической характеристикой Пик. Задачей заявляемого изобретения является повышение точности и стабильности результатов измерений уровня импульсного шума за счет учета ширины спектра исследуемого сигнала. 2 12537 1 2009.10.30 Поставленная задача решается следующим образом. Предложен способ измерения уровня импульсного шума в заданном частотном диапазоне, измерительной аппаратурой с динамической характеристикой Пик, отличающийся тем, что задают частотный диапазон с нижней границей не менее 2 Гц и верхней - не более 8000 Гц, для аппроксимации используемой частотной характеристики определяют предварительный набор стандартных и/или ограниченных по частоте частотных коррекций А, В, С локальной, общей и низкочастотной общей вибрации в диапазоне частот звуковых и инфразвуковых колебаний с полосой пропускания на уровне - 3 дБ для центральных третьоктавных полос шириной от 2 до 9 октавных полос, расположенных в порядке возрастания их среднегеометрических частот и перекрывающих заданный частотный диапазон без пропусков и повторений входящих в него октавных полос, измеряют уровни , дБ, импульсного шума в полосах частот частотных коррекций упомянутого набора, где- номер частотной коррекции в наборе, по измереннымвычисляют критерий , дБ, определяющий вклад каждой оцениваемой частотной коррекции в суммарный уровень импульсного шума, из выражения 10 (100,1) /(100,1)( 100,1), где- номер критерия, соответствующий номеру оцениваемой частотной коррекции в наборе,- количество оцениваемых частотных коррекций из величин , меньших заданной допустимой погрешности П, дБ, выбирают наименьшую, а соответствующую ей частотную коррекцию удаляют из набора и повторяют цикл измерений при меньших значенияхдо тех пор, пока оставшиеся величиныбудут больше П, по которым определяют окончательный набор частотных коррекций, который используют для получения уровня импульсного шума. Указанный в описании способа частотный диапазон включает в себя весь нормируемый диапазон частот для шума и инфразвука 3, 4. Для устранения неоднозначности границ частотного диапазона и тем самым обеспечения стабильности результатов измерений частотную характеристику аппроксимируют набором стандартных и/или ограниченных по частоте частотных коррекций. Обозначения и краткая техническая характеристика стандартных частотных коррекций приведены в таблице. Характеристика стандартных частотных коррекций Обозна- Ширина полосы, Среднегеометрические частоты октав- Источник информачение октава ных полос, Гц ции А 4 1000-2000-4000-8000 ГОСТ 17187 2 В 5 250-500-1000-2000-4000 ГОСТ 17187 2 С 9 31,5-63-1252000-4000-8000 ГОСТ 17187 2 7 1-2-4-8-16-31,5-632631-2 8 Алгоритм осуществления способа следующий. Определяют набор стандартных частотных коррекций, перекрывающих заданный частотный диапазон. Диапазон, например,3 12537 1 2009.10.30 4-8000 Гц перекрывается без пропусков и повторений следующим набором стандартных частотных коррекций(4-8-16) - С(31,5-63-125-250-500-1000-2000-4000-8000). Затем проводят измерения уровнейна динамической характеристике Пик с применением этих частотных коррекций, определяют для каждой из них критерийи сравнивают его с заданной допустимой погрешностью П. Если всеП, то формирование набора аппроксимирующих частотных коррекций считают законченным и определяют уровни импульсного шума в заданном частотном диапазоне путем энергетического суммирования измеренных значений в поддиапазонах,определяемых частотными коррекциями. Если существуютП, то выбирают наименьший из них, определяют соответствующую ему частотную коррекцию и удаляют ее из рассмотрения. Затем цикл повторяют при меньших , до тех пор пока будут выявляться критерии , меньшие заданной допустимой погрешности П. Для частотного диапазона, например, 2-1000 Гц требуемого набора стандартных частотных коррекций без пропусков и повторений октавных полос не существует, но могут быть подобраны следующие наиболее близкие варианты(0,5-1-2)-(4-8-16)-(8-16-31,51000) с повторением октавных полос со среднегеометрическими частотами 8 и 16 Гц, или(0,5-1-2)-(8-16-31,51000) с отсутствующей октавной полосой 4 Гц. В первом случае проводят измерения в полосах частотных коррекций (8-16) и(4-8-16) затем известным способом (9, таблица 1.1 10, приложение 3) по разности полученных уровней определяют расчетным путем уровень в октавной полосе 4 Гц и используют в дальнейшем ограниченную по частоте частотную коррекциюогр (4) вместо стандартной (4-8-16). Аппроксимирующий набор в этом случае будет выглядеть следующим образом(0,5-1-2)- огр(4)-(8-16-31,51000). Во втором случае набор аппроксимирующих частотных характеристик дополняют ограниченной по частоте коррекциейогр (4), которая определена так же, как указано выше. Способ осуществляют следующим образом. Требуется провести измерения уровня импульсного шума в заданном частотном диапазоне на измерительной аппаратуре с динамической характеристикой Пик, используя частотную характеристику с нижней границей 16 Гц и верхней границей 8000 Гц. Кроме того, имеется полосовой заграждающий октавный фильтр со среднегеометрической частотой 1000 Гц. На первом этапе указанную частотную характеристику аппроксимируют набором стандартных и/или ограниченных по частоте частотных коррекций с полосой пропускания на уровне - 3 дБ шириной от 2 до 9 октавных полос, расположенных в порядке возрастания их среднегеометрических частот и перекрывающих заданный частотный диапазон без пропусков и повторений входящих в него октавных полос. Заданный частотный диапазон 16-8000 Гц требуемого набора стандартных частотных коррекций без пропусков и повторений октавных полос не имеет. В этом случае составляют набор стандартных частотных коррекций с минимальными отклонениями от указанных выше требований(8-16-31,5-631000)-А(1000-2000-4000-8000). Полученный набор имеет подлежащую удалению полосу 8 Гц, повторяющуюся полосу 1000 Гц и октавный фильтр-пробку на частоте 1000 Гц. Вначале определяют уровень в полосе 8 Гц следующим образом проводят измерения уровней импульсного шума в полосах (4-8-16), а также (8-16) и получают, например,4 12537 1 2009.10.30 значения 109,8 дБ и 108,5 дБ соответственно, по разности которых в соответствии с 9, 10 определяют расчетным путем, что уровень в октавной полосе 4 Гц, т.е.огр(4) равен 104 дБ. Затем проводят измерения уровней в полосах (0,5-1-2), а также (0,5-1-2-4-8) и получают значения 106,8 дБ и 110,2 дБ соответственно, по разности которых в соответствии с 9, 10 определяют расчетным путем, что уровень в полосе, состоящей из двух октавных полосогр(4-8) на 4 и 8 Гц, равен 107,5 дБ. Исходя из определенных значений уровней в полосахогр (4) иг (4-8) расчетным путем находят, что полосеогр (8) соответствует уровень 105 дБ. Аналогичным образом находят, что полосеогр (16) соответствует уровень 106 дБ. После проведения измерений уровня в полосе (8-16-31,5-63-125-250-500-1000) и используя полученное выше значение 105 дБ для полосыогр (8) и 106 дБ для полосыогр (16) в соответствии с 9, 10 получают для полосы (31,5-63-125-250-500-1000) уровень 117,6 дБ, для полосы (16-31,5-63-125-250-500-1000) уровень 117,9 дБ, а для полосы (8-16-31,5-63-125-250-500-1000) измеренный уровень 118,1 дБ. Аналогичным образом получают для полосы А(1000-2000-4000-8000) уровень 116,7 дБ, для полосы А(2000-4000-8000) уровень 114,8 дБ, уровень в октавной полосе 1000 Гц составляет 112 дБ. В этом случае составляют следующий набор аппроксимирующих ограниченных по частоте частотных коррекцийогр(8-16-31,5-631000)- г(2000-4000-8000). Расчет критериев показывает, чтопревышают допустимую погрешность П и пренебрегать оставшимися частотными полосами недопустимо. Суммарный уровень для этих двух полос составляет 120,5 дБ и 119,5 дБ для начального набора октавных полос и после удаления полос со среднегеометрическими частотами 8 и 1000 Гц соответственно. Причем, вследствие незначительного уровня импульсного шума в низкочастотной области, вкладогр(8-16-31,5-631000) составляет несколько десятых децибела. При исключении полосы 1000 Гц составляющая А огр(2000-4000-8000) уменьшается на 2 дБ, а при наличии фильтра-пробки уровень шума уменьшается практически на 4 дБ. Таким образом, достигаемый технический результат заявляемого способа заключается в повышении точности и стабильности результатов измерения уровня импульсного шума. Источники информации 1. Суворов Г.А., Денисов Э.И., Антипин В.Г. и др. Влияние пикового уровня и числа импульсов шума на слух кузнецов горячей ковки // Медицина труда и промышленная экология. - 2002. -12. - С. 12-16. 2. ГОСТ 17187-81. Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний. М. Изд-во стандартов, 1982. - С. 25. 3. Санитарные правила и нормы 2.2.4/2.1.8.10-32-2002 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройкиСб. официальных документов по медицине труда и производственной санитарии. Ч./ Под общ. ред. В.П.Филонова. - Минск, 2003. - С. 4-19. 4. Инфразвук на рабочих местах, в жилых и общественных помещениях и на территории жилой застройки СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-35-2002 утв. 31.12.2002 Сб. официальных документов по медицине труда и производственной санитарии / Под общ. ред.В.П.Филонова. - Минск, 2003. Ч. 11. - С. 21-30. 5.5349-12001. Вибрация. Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека. Ч. 1. Общие требования. 12537 1 2009.10.30 6.2631-11997. Вибрация. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Ч. 2. Общие требования. 7.2631-42004. Вибрация. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Ч. 4. Руководство по оценке воздействия вибрации и угловых колебаний на условия комфорта пассажиров и бригады рельсовых транспортных средств. 8.2631-22003. Вибрация. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Ч. 2. Вибрация в зданиях в диапазоне частот от 1 до 80 Гц. 9. Юдин Е.Я. и др. Борьба с шумом на производстве справочник / Под общ. ред. Е.Я.Юдина. - М. Машиностроение, 1985. - С. 400. 10. ГОСТ 12.1.050-86. ССБТ. Методы измерения шума на рабочих местах. - М. Изд-во стандартов, 1985. - С. 15. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6