ГОСТ 30457.3-2006 Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по интенсивности звука. Часть 3. Точный метод для измерения сканированием (ИСО 9614-3:2002).

     ГОСТ 30457.3-2006

(ИСО 9614-3:2002)

Группа Т34

 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 Акустика

 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ

ИСТОЧНИКОВ ШУМА ПО ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

 Часть 3

 Точный метод для измерения сканированием

 Acoustics. Determination of sound power levels of noise sources using

sound intensity.Part 3. Precision method for measurement by scanning

МКС 17.140.01

Дата введения 2007-10-01

 Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-97 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (ОАО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 30 от 7 декабря 2006 г.)

За принятие стандарта проголосовали:

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 9614-3:2002 "Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по интенсивности звука. Часть 3. Прецизионный метод для измерения сканированием" (ISO 9614-3:2002 "Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound intensity - Part 3: Precision method for measurement by scanning") путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

Отличия настоящего стандарта от примененного в нем международного стандарта ИСО 9614-3:2002 указаны во введении

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 июня 2007 г. N 118-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30457.3-2006 (ИСО 9614-3:2002) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2007 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе "Национальные стандарты", а текст изменений - в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"

 Введение

Настоящий стандарт имеет следующие технические отклонения от примененного в нем международного стандарта ИСО 9614-3:2002:

- международные стандарты МЭК 60942:1998, МЭК 61043:1993, а также Руководство по выражению неопределенности измерений (GUM) из раздела "Нормативные ссылки" перенесены в структурный элемент "Библиография" в связи с тем, что эти стандарты не введены как межгосударственные;

- из структурного элемента "Библиография" удалены источники, на которые отсутствуют ссылки в тексте стандарта;

- определения терминов 3.3-3.5, 3.6.1-3.6.4, 3.10, 3.14.4, состоящие из нескольких фраз и содержащие формулы с пояснениями, приведены в виде одного предложения; при этом не вошедшие в определение термина пояснения и формулы оформлены как примечания к термину;

- добавлено примечание к термину 3.9;

- в соответствии с техническим содержанием вводимых понятий термины 3.14.3 и 3.14.4 уточнены путем добавления слов "нормальной составляющей";

- термин 3.14.4 международного стандарта, дающий определение сразу двум величинам, в настоящем стандарте представлен двумя терминами 3.14.4 и 3.14.5.

В некоторых случаях изменен стиль изложения в соответствии с нормами русского языка и внесены отдельные уточняющие слова и выражения, облегчающие применение стандарта. Указанные изменения выделены курсивом.

      1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод измерения составляющей вектора интенсивности звука, нормальной к измерительной поверхности, выбранной так, что она охватывает источник(и) шума, уровень звуковой мощности которого подлежит определению.

Поверхность интегрирования нормальной составляющей вектора интенсивности разбивается на смежные участки и производится сканирование акустическим зондом каждого такого участка поверхности вдоль непрерывной траектории, проходящей через все участки. Измерительный прибор определяет усредненную нормальную составляющую интенсивности и средний квадрат звукового давления за каждое сканирование. Процесс сканирования может выполняться как вручную, так и посредством механической системы.

Взвешенный в октавной или более широкой полосе частот уровень звуковой мощности вычисляется по измеренным в 1/3-октавных полосах величинам. Настоящий метод применим к любому источнику, для которого можно определить фиксированную измерительную поверхность, и шум которого, а также шум других внешних источников являются постоянными (стационарными во времени). Источник определяется выбором измерительной поверхности. Данный метод применим при определенных условиях испытаний, удовлетворяющих требованиям настоящего стандарта.

Настоящий стандарт устанавливает некоторые вспомогательные процедуры, описанные в приложении С, выполняемые совместно с определением звуковой мощности. Полученные результаты используются для оценки качества измерений и для оценки точности. Если качество измерений не удовлетворяет требованиям настоящего стандарта, то метод испытаний должен быть изменен указанным способом. Стандарт не применим в частотных диапазонах, в которых при измерениях получается отрицательная звуковая мощность источника.

1.2 Условия работы источника шума по настоящему стандарту не должны быстро изменяться, чтобы точность измерения интенсивности звука не ухудшилась до неприемлемой величины, а акустический зонд не должен подвергаться действию газовых потоков, имеющих недопустимо большую скорость или нестабильность (см. 5.2.2, 5.3 и 5.4).

Метод настоящего стандарта непригоден для определения уровня звуковой мощности источника шума в случаях, когда, например, уровни внешнего шума могут превышать динамический диапазон измерительной аппаратуры или чрезмерно изменяться во время измерений.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний (МЭК 61260:1995 "Электроакустика. Октавные и дробно-октавные полосовые фильтры", NEQ)

ГОСТ 17187-81 Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний (МЭК 61672-1:2002 "Электроакустика. Шумомеры. Часть 1. Требования", NEQ)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

      3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

уровень звукового давления

, дБ

(sound pressure level): Десять десятичных логарифмов отношения среднего квадрата звукового давления к квадрату опорного давления.

Примечание - Опорное звуковое давление равно 20 мкПа.

3.2

мгновенная интенсивность звука

, Вт/м

(instantaneous sound intensity): Мгновенное значение потока звуковой энергии, проходящего через единичную площадку за единицу времени в направлении локальной скорости частиц стационарного во времени звукового поля.

Примечание - Мгновенная интенсивность звука - векторная величина, которую вычисляют по формуле

,                                                     (1)

где

- мгновенное звуковое давление в точке, Па;

- соответствующая мгновенная скорость частиц в той же точке, м/с;

- время, с.

3.3

интенсивность звука

, Вт/м

(sound intensity): Усредненное по времени значение мгновенной интенсивности в стационарном во времени звуковом попе.

Примечания

1 Интенсивность звука вычисляют по формуле

,                                                   (2)

где

- интервал интегрирования, с;

2 Кроме этого используют следующие обозначения:

- амплитуда вектора интенсивности

. В настоящем стандарте знаки выбраны так, что поток энергии, исходящий от источника звука и проходящий через измерительную поверхность, измеряется как положительная величина;

- модуль вектора

.

3.4

нормальная составляющая интенсивности звука

, Вт/м

(normal sound intensity): Компонента вектора интенсивности звука в направлении нормали к измерительной поверхности, определяемой единичным вектором нормали

.

Примечание - Нормальная составляющая интенсивности звука определяется по формуле

,                                                           (3)

где

- единичный вектор нормали, направленный наружу по отношению к объему, охватываемому измерительной поверхностью.

3.5

уровень нормальной составляющей интенсивности звука

, дБ

(normal sound intensity level): Логарифмическая мера модуля нормальной составляющей интенсивности звука

.

Примечания

1 Уровень нормальной составляющей интенсивности звука вычисляется по формуле

,                                                     (4)

где

- опорная интенсивность звука (

=10

Вт/м

).

2 Когда

отрицательна, уровень выражается как (-)

дБ, кроме ситуации, когда он используется в оценке

(см. 3.10).

3.6 Звуковая мощность

3.6.1

звуковая мощность элемента поверхности

(partial sound power): Усредненный по времени поток звуковой энергии через элемент измерительной поверхности с номером

.

Примечания

1 Звуковую мощность элемента поверхности вычисляют по формуле

,                                                          (5)

где

- средняя нормальная составляющая интенсивности звука, измеренная на элементе поверхности с номером

измерительной поверхности, взятая с учетом знака элемента поверхности;

- площадь

-го элемента поверхности.

2 Величину

вычисляют через усредненный уровень нормальной составляющей интенсивности

, дБ, для

-го элемента поверхности по формуле

.                                                 (6)

3 Если усредненный уровень нормальной составляющей интенсивности

, дБ, для

-го элемента поверхности - отрицательная величина, то

, вычисляют по формуле

.                                                 (7)

3.6.2

звуковая мощность

, Вт

(sound power): Полная звуковая мощность, генерируемая источником и определяемая по методу настоящего стандарта.

Примечание - Звуковую мощность определяют по формуле

,                                                          (8)

где

- общее число элементов измерительной поверхности.

3.6.3

уровень звуковой мощности

, дБ

(sound power level): Логарифмическая мера звуковой мощности, генерируемой источником, как определено по настоящему стандарту.

Примечания

1 Уровень звуковой мощности определяется по формуле

,                                                       (9)

где

- опорная звуковая мощность (=10

Вт).

2 Когда

отрицательна, уровень выражается как (-)

дБ только для записи в протокол измерений.

3.6.4

нормализованный уровень звуковой мощности

, дБ

(normalized sound power level): Уровень звуковой мощности при нормальных метеорологических условиях (температура

23 °С, барометрическое давление

101325 Па).

Примечания

1 Нормализованный уровень звуковой мощности вычисляют по формуле

,                             (10)

где

- температура воздуха во время проведения измерений, °С;

- барометрическое давление во время проведения измерений, Па.     

2 См. приложение Н.

3.7 Поверхности

3.7.1 измерительная поверхность (measurement surface): Гипотетическая поверхность, на которой проводят измерения интенсивности, охватывающая испытуемый источник звука полностью или частично примыкающая к акустически жесткой непрерывной поверхности, ограждающей испытуемый источник.

Примечание - В случаях, когда гипотетическая поверхность пересекается телами, обладающими твердыми поверхностями, измерительная поверхность оканчивается линией ее пересечения с поверхностями этих тел.

3.7.2 элемент поверхности (partial surface): Одна из множества небольших поверхностей, на которые разбивается измерительная поверхность, и на которой определяют звуковую мощность элемента поверхности (см. рисунок 1).

3.7.3 сегмент (segment): Одна из малых поверхностей, на которые разбивают элемент поверхности (см. рисунок 2).

Примечание - Понятие "сегмент" вводят для определения траектории и времени сканирования по элементу поверхности.

3.8 интенсивность звука посторонних источников (extraneous intensity): Вклад в измеренную интенсивность звука от источников, внешних по отношению к измерительной поверхности (источники, работающие снаружи объема, ограниченного измерительной поверхностью).

3.9 акустический зонд для измерения интенсивности звука (акустический зонд) (probe): Часть системы измерения интенсивности звука, включающая измерительные микрофоны.

Примечание - Измерительная часть акустического зонда может быть реализована с помощью двух ненаправленных микрофонов давления или комбинированного измерителя давления и градиента давления.

3.10

показатель "давление - остаточная интенсивность"

, дБ

(pressure-residual intensity index): Разность между измеренными уровнями

и

в случае, когда акустический зонд расположен и ориентирован в звуковом поле таким образом, что измеряемая интенсивность звука равна нулю.

Примечания

1 Показатель "давление - остаточная интенсивность" вычисляют по формуле

,                                                  (11)

где

- уровень остаточной интенсивности звука

, вычисляемый по формуле

.                                                    (12)

2 Особенности определения

приведены в [2].

3.11

показатель динамической способности

, дБ

(dynamic capability index): Индекс, вычисляемый по формуле

.                                                    (13)

Примечание - Для измерений в соответствии с настоящим стандартом показатель точности

10 дБ.

соответствует расстоянию между микрофонами

акустического зонда

, используемого при измерениях.

3.12 стационарный сигнал (stationary signal): Сигнал, усредненные характеристики которого за время измерений на одном элементе измерительной поверхности не изменяются при увеличении времени усреднения до времени, необходимого для измерений на всей измерительной поверхности.

3.13 Сканирование

3.13.1 сканирование (scan): Непрерывное движение акустического зонда вдоль заданной траектории по элементу измерительной поверхности.

3.13.2 плотность линий сканирования (scan-line density): Величина, обратная среднему расстоянию между соседними линиями сканирования.

3.13.3

время сканирования

(scanning time): Время, необходимое для однократного сканирования одного элемента поверхности вдоль заданной на нем траектории сканирования.

3.14 Средства измерений и сбор данных

3.14.1 режим мгновенных измерений (instantaneous mode): Режим реального времени измерительного прибора, в котором непрерывно измеряют последовательные во времени значения интенсивности и квадрата звукового давления и запоминают в памяти прибора 1/3-октавные значения интенсивности и квадрата звукового давления.

3.14.2

измерительный интервал

(measurement interval): Короткий интервал времени, на котором непрерывно усредняются последовательные значения интенсивности и давления.

Примечание - Этот интервал времени ограничен скоростью обработки и сохранения данных.

3.14.3

временные последовательности

нормальной составляющей

интенсивности звука

и квадрата звукового давления

(time-series of intensity and squared pressure): Последовательность усредненных на коротком интервале времени значений

нормальной составляющей

интенсивности и квадрата звукового давления, взятые в дискретные отсчеты времени

(

1, 2, 3, ...

) (см. рисунок 3).

3.14.4

усредненная по времени

нормальная составляющая

интенсивности звука

(time-averaged sound intensity): Усредненная на интервале времени

,

1, 2, 3, ...

нормальная составляющая

интенсивности звука.

Примечание -

вычисляют по формуле

,                                             (14)

где

- число величин

на интервале

(см. рисунок 3).

3.14.5

усредненный по времени квадрат звукового давления

,

(squared pressure): Усредненный на интервале времени

,

1, 2, 3, ...

квадрат звукового давления.

Примечания

1

определяется по формуле

,                                            (15)

где

- число величин

, которые приходятся на интервал

(см. рисунок 3).

2 При оценке

интервалы усреднения

нормальной составляющей

интенсивности и квадрата звукового давления

на периоде

могут отстоять друг от друга

(не перекрываться)

.

      4 Общие требования

4.1 Размер испытуемого источника звука

Размер испытуемого источника звука неограничен при условии, что выполняются все критерии, указанные в приложении С. Протяженность источника звука определяется выбором измерительной поверхности.

4.2 Характер звука, излучаемого источником

Сигнал должен быть стационарным во времени, как определено в 3.12. Во время измерений следует избегать действия нестационарных источников внешнего шума, наличие которых можно предсказать (см. таблицу С.1).

4.3 Неопределенность измерений

Уровень звукового давления излучения источника шума, определенный методами настоящего стандарта, отличается от истинного значения. Реальное отличие нельзя оценить точно, однако можно с уверенностью полагать, что вычисленное значение уровня звуковой мощности лежит внутри определенной области около истинного значения, если величины, получаемые при многократных измерениях, являются по предположению нормально распределенными около истинного значения. Когда повторяющиеся измерения выполняют с источником шума, расположенным на заданной испытательной площадке при идентичных условиях испытаний с использованием одних и тех же методов испытаний и измерительной аппаратуры, то получаемые в таких условиях результаты измерений образуют множество данных, отвечающих понятию повторяемости измерений. Когда те же величины определяются в соответствии с настоящим стандартом при испытании данного источника шума на различных испытательных площадках с использованием физически различной аппаратуры, полученные таким образом данные соответствуют понятию воспроизводимости измерений. На воспроизводимость измерений влияют изменения методики измерений и внешние условия места испытаний. Для изменений звуковой мощности, вызванных нестабильностью режима работы источника (например, скорости вращения, напряжения питания) или условиями монтажа, стандартные отклонения не определяют.

Оценка верхней границы стандартного отклонения воспроизводимости уровней звуковой мощности, определенной в соответствии с настоящим стандартом, дана в таблице 1. Эта оценка учитывает случайные отклонения, связанные как с методом измерения, так и с погрешностями характеристик измерительных приборов, регламентируемых в [2], но исключает влияние изменений при установке, монтаже и режиме работы источника. Пока нет более точной информации о соответствующих источниках неопределенности, расширенная неопределенность измерений для доверительной вероятности 95% в соответствии с [3] должна задаваться как удвоенное стандартное отклонение воспроизводимости, указанной в таблице 1.

Таблица 1 - Верхняя оценка стандартного отклонения воспроизводимости уровней звуковой мощности

Неопределенность в определении уровня звуковой мощности источника шума связана с характером звукового поля источника, с характером звукового поля посторонних источников, со звукопоглощением испытуемого источника, с формированием выборки интенсивности поля и применяемым методом измерения. В силу этого настоящий стандарт устанавливает предварительные процедуры для оценки показателей звукового поля в области предлагаемой измерительной поверхности (см. приложение В). Результаты этого предварительного испытания используются для выбора соответствующего образа действий в соответствии с таблицей С.1.

Для частот ниже 50 Гц отсутствуют данные, чтобы обосновать значение неопределенности измерений. Для целей настоящего стандарта А-корректированные величины (уровни интенсивности и звукового давления) обычно определяются в нормальном диапазоне 1/3-октавных полос от 50 Гц до 6,3 кГц. А-корректированная величина, вычисляемая по 1/3-октавным уровням в диапазоне от 50 Гц до 6,3 кГц, является корректной, если отсутствуют значимые уровни в полосах от 31 до 40 Гц и от 8 до 10 кГц. С целью выполнения такой оценки значимыми уровнями считают полосовые уровни (уровни в частотных полосах), которые после коррекции по характеристике А имеют значения не более чем на 6 дБ ниже вычисленной А-корректированной величины. Если А-корректированные измерения и соответствующие уровни звуковой мощности определяются в более узком диапазоне, этот диапазон следует определять в соответствии с перечислением b раздела 10. Если требуется определить только А-корректированные величины, любой одиночный А-корректированный полосовой уровень может быть исключен из рассмотрения, если он ниже максимального в диапазоне частот А-корректированного полосового уровня на 10 дБ и более. Если появляются два и более незначительных полосовых уровня, ими можно пренебречь, если уровень суммы А-корректированных звуковых мощностей в этих полосах ниже на 10 дБ и более максимального в диапазоне частот А-корректированного полосового уровня. Если требуется только общая корректированная по характеристике А звуковая мощность, неопределенность определения уровня звуковой мощности в любой полосе, в которой он на 10 дБ и более ниже общего корректированного по характеристике А уровня, не вычисляют.

Примечания

1 Если одни и те же операторы используют схожее оборудование и аппаратуру, результаты определения звуковой мощности данного источника в данном месте измерения могут, вероятно, иметь меньшее стандартное отклонение, чем указанные в таблице 1.

2 Для источников шума, принадлежащих одному семейству, имеющих близкие размеры и похожие спектры звуковой мощности, работающих в сходных внешних условиях и испытываемых согласно соответствующему стандарту по испытаниям на шум, стандартное отклонение воспроизводимости будет меньше, чем указанные в таблице 1. Статистические методы для определения параметров выборки машин описаны в [4].

3 Методы настоящего стандарта и устанавливаемые таблицей 1 стандартные отклонения применимы к испытаниям конкретного одиночного источника. Определение уровней звуковой мощности группы источников того же семейства или типа включает использование процедуры случайного отбора, в которой задаются доверительные интервалы, и результаты выражаются в терминах статистических верхних границ. При использовании этих процедур общее стандартное отклонение или известно, или оценивается, включая стандартное отклонение типа машин, являющееся мерой изменения звуковой мощности между отдельными машинами внутри группы, как определено в [4].

      5 Акустические условия

5.1 Критерий адекватности условий испытаний

Условия испытаний должны способствовать выполнению принципов измерения интенсивности звука с применением специальной аппаратуры по [2]. Дополнительно они должны удовлетворять требованиям 5.2-5.5.

5.2 Интенсивность посторонних источников

5.2.1 Уровень интенсивности посторонних источников

Уровень интенсивности посторонних источников не должен ухудшать точность измерений до неприемлемой величины (см. С.1.4).

Примечание - Если испытуемый источник включает значительное количество поглощающих материалов, то оценка его звуковой мощности может быть занижена наличием посторонних источников высокой интенсивности. В приложении А приведены указания по оценке результирующей ошибки в специальном случае, когда испытуемый источник может быть выключен.

5.2.2 Нестабильность интенсивности посторонних источников

Во время измерений следует избегать изменения интенсивности посторонних источников специальными мерами (например, отключением источников постороннего шума, которые не являются необходимыми для работы испытуемого источника; повышением квалификации персонала, проводящего испытания) и выбором подходящего времени измерений.

5.3 Ветер и газовые потоки

При наличии воздушных потоков на измерительной поверхности для акустического зонда допускается применять ветровой экран. Измерения не проводят, когда ветер или газовые потоки в непосредственной близости от акустического зонда превышают пределы, установленные производителем измерительной системы. Скорость ветра относительно акустического зонда не должна превышать 1 м/с.

В приложении D описаны негативные последствия воздействия потока и турбулентности на измерение интенсивности.

5.4 Температура

Акустический зонд размещают не ближе 20 мм от тел, имеющих температуру, отличную от температуры окружающего воздуха.

Примечание - Действие температурных градиентов вдоль оси акустического зонда может вызвать появление зависящих от времени изменений передаточных функций микрофонов зонда (индивидуальных для каждого микрофона), которые приведут к систематической ошибке в оценке интенсивности звука.

5.5 Конфигурация испытательного пространства

Во время проведения измерений конфигурация испытательного пространства должна оставаться неизменной, за исключением места операторов, управляющих положением акустического зонда. Это особенно важно, если источник излучает шум, имеющий тональный характер. Случаи неизбежного изменения внешней обстановки следует отражать в протоколе измерений. По возможности следует избегать положений оператора на оси или вблизи оси акустического зонда во время проведения измерений на любой поверхности. Все посторонние объекты вблизи источника должны быть удалены, если это практически выполнимо.

5.6 Атмосферные условия

Давление и температура воздуха влияют на его плотность и скорость звука. Следует установить величину воздействия этих факторов на калибровку измерительной аппаратуры и сделать соответствующие поправки к измеренным значениям интенсивности [2].