ГОСТ Р 51400-99
Группа Т34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ШУМ МАШИН
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ШУМА
ПО ЗВУКОВОМУ ДАВЛЕНИЮ
Технические методы для малых переносных источников шума
в реверберационных полях в помещениях с жесткими стенами и
в специальных реверберационных камерах
Noise of machines. Determination of sound power levels using sound pressure.
Engineering methods for small, movable sources in reverberant fields
for hard-walled test rooms and for special reverberation test rooms
ОКС 17.140.20
ОКСТУ 0011
Дата введения 2000-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО НИЦ КД)
ВНЕСЕН Главным управлением технической политики в области стандартизации Госстандарта России
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 17 декабря 1999 г. N 542-ст
3 Стандарт полностью соответствует стандартам ИСО 3743-1-94 "Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума. Технические методы для малых переносных источников в реверберационных полях. Метод сравнения для испытательных помещений с жесткими стенами" и ИСО 3743-2-94. "Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Технические методы для малых переносных источников в реверберационных полях. Методы для специальных реверберационных камер"
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Настоящий стандарт распространяется на машины, технологическое оборудование и другие источники шума (далее - источники шума), которые создают в воздушной среде все виды шума по ГОСТ 12.1.003, кроме прерывистого и импульсного.
Измерения проводят в регламентируемых настоящим стандартом условиях реверберационного поля.
На основе настоящего стандарта разрабатываются стандарты и другие нормативные документы по испытаниям на шум видов машин, которые могут конкретизировать требования по установке, режимам работы источника шума и т.д.
1 Нормативные ссылки
ГОСТ 12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда. Шум. Общие требования безопасности
ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 17187-81 Шумомеры. Общие технические требования. Методы испытаний
ГОСТ 23941-79 Шум. Методы определения шумовых характеристик. Общие требования
ГОСТ 27408-87 Шум. Методы статистической обработки результатов определения и контроля уровня шума, излучаемого машинами
2 Общие положения
2.1 Установленные настоящим стандартом методы применимы для малогабаритных источников шума, которые могут быть установлены в реверберационное испытательное помещение или специальную реверберационную камеру. Размер источника шума зависит от объема испытательного помещения (камеры) и ограничивается следующим образом:
- для специальных реверберационных камер объем источника шума не должен превышать 1% объема камеры.
Таблица 1 - Верхние границы оценок среднего квадратического отклонения воспроизводимости уровней звуковой мощности
|
|
|
Среднегеометрическая частота, Гц | Среднее квадратическое отклонение воспроизводимости измерений , дБ | |
| при измерениях в реверберационном помещении | при измерениях в специальной реверберационной камере |
125 | 3,0 | 5,0 |
250 | 2,0 | 3,0 |
от 500 до 4000 | 1,5 | 2,0 |
8000 | 2,5 | 3,0 |
При измерениях на характеристике | 1,5* | 2,0* |
____________ * Для источника широкополосного шума с относительно "плоским" спектром в диапазоне частот от 100 до 10000 Гц. | ||
2.4 Измерения могут проводиться:
- в испытательных помещениях с жесткими стенами с коэффициентом звукопоглощения не более 0,2 в диапазоне частот измерений. Этому условию обычно отвечает большинство производственных помещений, соответствующих таблице 2. Инструментальную проверку пригодности испытательного помещения проводят по 5.1.1;
- в специальных рсверберационных камерах, отвечающих требованиям раздела 4.
Таблица 2 - Качественные признаки пригодных и непригодных испытательных помещений
|
|
Пригодные помещения | Непригодные помещения |
Почти пустые помещения с гладкими жесткими стенами и потолками, выполненными из бетона, кирпича, оштукатуренные или покрытые кафелем | Помещения с драпировками и обивками, машинные залы или производственные помещения с небольшим количеством звукопоглощающего материала на потолке или стенах (например частично звукопоглощающий потолок) |
Частично обставленные помещения с гладкими жесткими стенами | Помещения с некоторым количеством звукопоглощающих материалов и на потолке, и на стенах |
Помещения без драпировок и обивок, прямоугольные машинные залы или производственные помещения без звукопоглощающих материалов на поверхностях. | Помещения с большим количеством звукопоглощающих материалов или на потолке, или на стенах |
Помещения неправильной формы без драпировок и обивок, неправильной формы машинные залы или производственные помещения без звукопоглощающих материалов на поверхностях |
|
3 Аппаратура
3.1 Для измерений уровней звукового давления и уровней звука применяют шумомеры 1-го или 2-го класса по ГОСТ 17187 с полосовыми электронными фильтрами по ГОСТ 17168 с характеристиками, соответствующими этим стандартам.
Микрофон шумомера должен быть предназначен для измерений в диффузном звуковом поле.
3.2 Акустическую калибровку шумомера следует проводить до и после измерений с применением калибратора звука с погрешностью ±0,3 дБ на одной или нескольких частотах в диапазоне измерений. Результаты калибровки не должны расходиться более чем на 0,2 дБ.
3.3 Измерения должны проводиться при температуре, электрических и магнитных полях, допускаемых изготовителем аппаратуры.
3.4 Образцовый источник шума должен отвечать требованиям приложения А.
4 Условия измерений
4.2 Реверберационное испытательное помещение пригодно, если отвечает требованиям 2.4 и 5.1.1, а температура и относительная влажность во время измерений поддерживаются постоянными, насколько это позволяют производственные условия.
Руководство по проектированию специальных реверберационных камер приведено в приложении Б.
4.3 В реверберационных испытательных помещениях октавные уровни звукового давления фонового шума должны быть на 6 дБ и предпочтительнее на 15 дБ ниже уровней звукового давления при работающем источнике шума, а в специальной реверберационной камере - соответственно на 4 и 10 дБ.
5 Подготовка к измерениям
5.1 Проверка пригодности испытательного помещения и специальной реверберационной камеры
Если максимальная разность результатов измерений в октавных полосах 125-8000 Гц не превосходит средних квадратических отклонений воспроизводимости согласно таблице 1, то помещение признают пригодным для измерений по настоящему стандарту.
Вместо технологического высоконаправленного источника шума допускается использовать испытуемый источник шума или подобный ему источник шума, но в этом случае помещение признают пригодным только для испытаний на шум источника шума данного вида.
5.1.2 В специальную реверберационную камеру устанавливают образцовый источник шума с известными паспортными данными.
В соответствии с настоящим стандартом определяют октавные уровни звуковой мощности образцового источника шума при работе его на том же режиме, при котором он откалиброван.
Если разности паспортных и определенных октавных уровней звуковой мощности не превосходят указанных в таблице 3, камеру признают пригодной для измерений по настоящему стандарту.
Таблица 3 - Максимальные допустимые разности паспортных и определенных в специальной реверберационной камере октавных уровней звуковой мощности образцового источника шума
|
|
Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц | Разности октавных уровней звуковой мощности, дБ |
125 | ±5 |
от 250 до 4000 | ±3 |
8000 | ±4 |
5.2 Установка источника шума
Способ и место установки источника шума могут оказывать влияние на его звуковую мощность. Обычно источник шума устанавливают для испытаний на шум так же, как он устанавливается при эксплуатации.
Если имеется возможность установки несколькими способами и типовые условия установки неизвестны, то необходима договоренность заинтересованных сторон, отражаемая в протоколе испытаний.
В силу динамического взаимодействия источника шума с поверхностями опирания, на которые передается вибрация от источника, последние могут излучать значительный низкочастотный фоновый шум. Во избежание этого следует использовать виброизолирующие прокладки, если они применяются при эксплуатации. При необходимости прокладки применяют и тогда, когда типовые условия установки неизвестны.
5.2.1 Источники шума, устанавливаемые при эксплуатации на стене, на полу перед стеной (стенами), испытывают в таком же положении. Если это невозможно, то источник шума устанавливают на полу не ближе 1 м от любой грани огибающего параллелепипеда до любой из стен. Если источник шума работает на столе или на подставке, то испытание на шум также проводят на столе или подставке не ближе 1 м от любой из стен помещения. Эти расстояния могут быть изменены в большую или меньшую сторону в стандартах по испытаниям на шум видов машин.
Грани огибающего параллелепипеда не должны быть параллельны стенам помещения.
5.2.2 Ручные машины, удерживаемые при работе в руках, испытывают в таком же положении, чтобы исключить возникновение структурного шума от других источников, возбуждаемых передаваемой на них вибрацией. Если ручные машины при работе вывешиваются или опираются с помощью вспомогательных устройств, то эти устройства считают частью ручной машины, и испытания проводят при их наличии.
5.2.3 Вспомогательное оборудование (трубопроводы, воздуховоды и т.д.), если это возможно, должно быть вынесено за пределы испытательного пространства. В противном случае оно считается частью источника шума и должно быть включено в огибающий параллелепипед.
5.2.4 Если размеры реверберационного испытательного помещения достаточны, то источник шума помещают в его центре так, чтобы вокруг него можно было разместить микрофоны согласно 5.4.1. В противном случае источник шума размещают в одном из концов помещения так, чтобы в другом конце образовалось устойчивое реверберационное поле.
Если проверкой на слух обнаруживается существенная направленность излучения источника шума, то его следует повернуть так, чтобы звуковая энергия наибольшей направленности хотя бы один раз отразилась от границ помещения с минимальными потерями ее до достижения любого из микрофонов.
Если прослушиваются тональные или узкополосные составляющие шума, то измерения нельзя ограничить одним местоположением источника шума и следует установить число местоположений в соответствии с 5.4.2.
5.2.5 В специальной реверберационной камере число местоположений источника шума в зависимости от числа точек измерения определяют по 5.4.4.
5.3 Перед началом измерений источник должен быть выведен на рабочий режим, избираемый ГОСТ 23941, раздел 5. Если по техническим причинам или соображениям техники безопасности рабочий режим не может быть воспроизведен, то он должен быть промоделирован с максимальным приближением к типовому рабочему режиму по условиям излучения шума. При прочих равных условиях допускается выбирать рабочий режим, характеризуемый наибольшей воспроизводимостью результатов измерений. Допускается проводить испытания на нескольких рабочих режимах с последующим объединением результатов на основе энергетического усреднения.
Если шум зависит от обрабатываемого материала или инструмента, они должны соответствовать типовым условиям работы источника шума.
5.4 Выбор положения и числа точек измерения
5.4.2 Если источник шума излучает различаемые на слух тональные или узкополосные составляющие, то число точек измерения в реверберационном испытательном помещении увеличивают по меньшей мере до шести и определяют необходимое число местоположений источника шума в помещении по следующей методике:
Таблица 4 - Число местоположений источника шума в реверберационном испытательном помещении
|
|
, дБ | Число местоположений источника шума, |
 | Одно |
 | Два в том же помещении |
 | Два в том же помещении и еще два в другом помещении |
|
|
|
где | | - октавный или корректированный по уровень звукового давления в -й точке измерения, дБ или соответственно; |
|  | - среднее значение октавного или корректированного по уровня звукового давления, дБ или соответственно; |
| | - число точек измерения. |
в соответствии с таблицей 5 определяют число местоположений источника шума в зависимости от числа точек измерения.
если траектория - дуга или прямая линия.
Таблица 5 - Минимальное число местоположений источника шума в зависимости от числа точек измерения в специальной реверберационной камере
|
|
|
|
|
, дБ | Среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц | Минимальное число местоположений источника шума при числе точек измерения | ||
|
| 3 | 6 | 12 |
 | От 125 до 8000 и при измерениях на характеристике | 1 | 1 | 1 |
 | 125 | 1 | 1 | 1 |
| 250, 500 и при измерениях на характеристике | 2 | 2 | 1 |
| от 1000 до 8000 | 2 | 1 | 1 |
 | 125 | 3 | 2 | 2 |
| 250 и при измерениях на характеристике | 4 | 3 | 2 |
| 500 | 4 | 2 | 2 |
| От 1000 до 8000 | 3 | 2 | 1 |
6 Проведение измерений
6.1 Предварительными измерениями устанавливают вид шума по ГОСТ 12.1.003.
6.2 Последовательно устанавливают микрофон в точки измерения или сканируют микрофон. В силу диффузности звукового поля ориентировка микрофона произвольная, но должна оставаться неизменной.
6.3 Измерения проводят при работающем и неработающем источнике шума, а также при работающем образцовом источнике шума, установленном на месте испытуемого источника шума. При этом, если звукопоглощение испытуемого источника шума в выключенном состоянии оказывает влияние на уровень звуковой мощности образцового источника шума, то он должен оставаться в помещении при измерениях на образцовом источнике шума. В том случае, когда испытуемый источник шума установлен ближе 1 м от стены, образцовый источник шума устанавливают вместо испытуемого источника шума на расстоянии 1 м от этой стены.
В специальной реверберационной камере образцовый источник шума, если используется метод сравнения по 7.3.2, может быть установлен в любом месте, но не ближе 1,5 м от стены.
6.4 Продолжительность измерения при работе образцового источника шума в реверберационном помещении не менее 30 с. При сканировании микрофона период интегрирования должен быть не менее периода сканирования. Если шум испытуемого источника шума менее стабилен, чем шум образцового источника шума, то продолжительность измерения и период интегрирования следует увеличить по сравнению с измерениями на образцовом источнике шума.
При сканировании микрофона продолжительность измерения в октавной полосе 125 Гц должна быть не менее 30 с и не менее 10 с в октавных полосах 250 Гц и выше.
6.6 Между микрофоном и источником шума не должны находиться люди или предметы, искажающие звуковое поле. Расстояние между микрофоном и наблюдателем должно быть не менее 0,5 м.
6.8 Измеряют следующие величины:
7 Обработка результатов измерений
7.1 Вносят коррекцию на фоновый шум в измеренное значение октавного уровня звукового давления, руководствуясь следующим правилом:
- в реверберационном помещении коррекцию вносят, если уровни звукового давления фонового шума на 6 дБ и более ниже уровней, измеренных при работающем источнике шума или образцовом источнике шума. Коррекцию не проводят, если разность этих уровней равна 15 дБ или более. Если разность менее 6 дБ, результаты измерения могут быть использованы для оценки верхней границы октавных уровней звуковой мощности источника шума или образцового источника шума, о чем должна быть сделана запись в протоколе испытаний.
- в специальной реверберационной камере коррекцию вносят, если уровни звукового давления фонового шума на 4 дБ и более ниже уровней при работающем источнике шума или образцовом источнике шума в соответствии с таблицей 6.
Таблица 6 - Коррекции на фоновый шум при измерениях в специальной реверберационной камере
|
|
Разность между октавным уровнем звукового давления при работающем источнике шума (образцовом источнике шума) и октавным уровнем звукового давления фонового шума, дБ | Коррекция, вычитаемая из измеренного октавного уровня звукового давления при работающем источнике шума (образцовом источнике шума), дБ |
4 | 2 |
5 | 2 |
6 | 1 |
7 | 1 |
8 | 1 |
9 | 0,5 |
10 | 0,5 |
>10 | 0 |
При значениях разности менее 4 дБ результаты измерений в специальной реверберационной камере и не подлежат включению в протокол испытаний.
|
|
|
где |  | - паспортное значение октавного уровня звуковой мощности образцового источника шума, дБ; |
|  | - усредненный (по энергии) по всем точкам измерения или траектории микрофона октавный уровень звукового давления при работающем образцовом источнике шума, дБ; |
|  | - то же при работающем испытуемом источнике шума, дБ |
|
|
Среднегеометрическая частота, Гц | , |
125 | -16,1 |
250 | -8,6 |
500 | -3,2 |
1000 | 0 |
2000 | 1,2 |
4000 | 1,0 |
8000 | -1,1 |
|
|
|
где | | - октавный или корректированный по уровень звукового давления в первой точке измерения, дБ ( ); |
|  | - то же в -й точке измерения; |
| | - число точек измерения. |
|
|
где |  - номинальное время реверберации специальной реверберационной камеры, с; |
|  = 1 с; |
| - объем камеры, м ; |
|  = 1 м . |
|
|
|
где |  | - усредненный октавный уровень звукового давления при работе источника шума, дБ; |
|  | - паспортное значение октавного уровня звуковой мощности образцового источника шума, дБ; |
| | - усредненный октавный уровень звукового давления при работе образцового источника шума, дБ. |
7.4 Результаты измерений и расчетов и другая информация должны быть отражены в протоколе испытаний по ГОСТ 23941, раздел 11.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
Характеристики образцового источника шума
А.1 Излучаемый образцовым источником шум должен быть широкополосным без дискретных и узкополосных составляющих, т.е. уровень звукового давления в любой третьоктавной полосе должен быть меньше уровня соответствующей октавной полосы на 5 дБ или более.
А.2 Показатель направленности в любой из третьоктавных полос по любому из направлений не должен превышать 6 дБ в диапазоне частот 100-10000 Гц.
А.3 Желательно, чтобы наибольший габаритный размер не превосходил 0,5 м.
А.4 Допустимые колебания уровней звуковой мощности в полосах частот не должны превышать указанных в таблице А.1.
А.5 Образцовый источник шума должен быть сконструирован так, чтобы вибрация от него не возбуждала шум поверхности опирания, т.е. не требовались виброизолирующие прокладки при его установке.
А.6 Калибровку образцового источника шума проводят при установке его на полу, как при его предполагаемом использовании, с погрешностью, не превосходящей указанные в таблице A.1 пределы.
Таблица A.1 - Точность калибровки образцового источника шума
|
|
Среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц | Допустимая погрешность калибровки, дБ |
от 100 до 160 | ±1 |
от 200 до 4000 | ±0,5 |
от 5000 до 10000 | ±1 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)
Руководство по проектированию специальных реверберационных камер
Наряду с требованиями 4.1, 4.2 настоящего стандарта специальные реверберационные камеры должны обладать следующими свойствами.
Таблица Б.1 - Рекомендуемые соотношения размеров прямоугольной камеры
|
|
 |  |
0,83 | 0,47 |
0,83 | 0,65 |
0,79 | 0,63 |
Примечание - Символами  ,  ,  обозначены размеры камеры. | |
Б.2 Время реверберации камеры может быть отрегулировано установкой на полу и стенах камеры панелей, изготовленных из звукопоглощающих материалов.
Для средних и высоких частот применяют перфорированные панели с наполнителем из минеральной ваты.
Размеры в метрах
Рисунок Б.1 - Резонансный поглотитель с диафрагмой из картона
Б.3 Пол камеры обычно бетонируют. Окна в стенах не делают. При испытаниях малошумных источников, например, домашнего холодильника, могут потребоваться дополнительные меры по звукоизоляции камеры в виде двойных стен и потолка.
Б.4 Определение номинального времени реверберации камеры
Чтобы компенсировать влияние зависящей от частоты концентрации звуковой энергии вблизи стен камеры на уровень звукового давления, время реверберации камеры должно быть выше на низких частотах.
в функции среднегеометрической частоты третьоктавной полосы
Время реверберации нормализуют по времени реверберации на частоте 1000 Гц, и оно должно находиться в пределах 0,5-1,0 с. Время реверберации измеряют при установленном в камере источнике шума, если его поверхности или устройства опирания обладают свойствами звукопоглощения.
Пример определения времени реверберации камеры
Рисунок Б.5 - График определенного экспериментальным путем времени ревербации
Отсюда
или
или
Если же график Б.5 не укладывается между предельными кривыми, то время реверберации камеры должно быть откорректировано с помощью резонансных поглотителей по Б.2 или звукопоглощающих облицовок.