Izolacje.com.pl

Zaawansowane wyszukiwanie

Dobór metody lokalizacji źródeł hałasu w maszynach

Selection of noise source identification method in machinery

Zestaw do pomiaru poziomu dźwięku z kamerą akustyczną Noise Inspector
Fot. Cae System

Zestaw do pomiaru poziomu dźwięku z kamerą akustyczną Noise Inspector


Fot. Cae System

Hałaśliwość pracy wielu maszyn jest zdeterminowana poprzez maszyny i urządzenia hydrauliczne. Dotyczy to zarówno maszyn stacjonarnych, jak i maszyn roboczych pracujących w ruchu. Dzięki wysiłkom konstruktorów i pracom badawczym mającym na celu zmniejszenie hałaśliwości elementów hydraulicznych, a w tym w szczególności pomp wyporowych hałaśliwość agregatów hydraulicznych została w znacznym stopniu ograniczona.

Zobacz także

Monika Gali Branża izolacji przemysłowych będzie miała swoje BCU

Branża izolacji przemysłowych będzie miała swoje BCU Branża izolacji przemysłowych będzie miała swoje BCU

Od niedawna w polskim systemie oświaty możemy spotkać się z nowym terminem, jakim jest BCU. Skrót ten odnosi się do Branżowego Centrum Umiejętności, czyli jednostki, która ma zrewolucjonizować kształcenie...

Od niedawna w polskim systemie oświaty możemy spotkać się z nowym terminem, jakim jest BCU. Skrót ten odnosi się do Branżowego Centrum Umiejętności, czyli jednostki, która ma zrewolucjonizować kształcenie zawodowe w Polsce. Jakich zmian możemy się spodziewać?

Przemysław Gogojewicz Kanały technologiczne i ich usytuowanie

Kanały technologiczne i ich usytuowanie Kanały technologiczne i ich usytuowanie

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Cyfryzacji w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać kanały technologiczne i ich usytuowanie, które powstały na podstawie art. 7 ust. 2 pkt 2 ustawy Prawo...

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Cyfryzacji w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać kanały technologiczne i ich usytuowanie, które powstały na podstawie art. 7 ust. 2 pkt 2 ustawy Prawo budowlane, kanały technologiczne stanowią ciąg osłonowych elementów obudowy, studni kablowych oraz innych obiektów lub urządzeń służących umieszczeniu lub eksploatacji.

Czytaj całość »
Bezpieczeństwo pożarowe przepustów instalacyjnych Bezpieczeństwo pożarowe przepustów instalacyjnych

Magdalena Mańka Bezpieczeństwo pożarowe przepustów instalacyjnych

Pomimo bardzo szybkiego rozwoju nowoczesnych metod i narzędzi, które służą ograniczaniu rozwoju pożaru oraz minimalizowaniu jego skutków, wciąż najwyższy poziom bezpieczeństwa budynku gwarantuje konstrukcja...

Pomimo bardzo szybkiego rozwoju nowoczesnych metod i narzędzi, które służą ograniczaniu rozwoju pożaru oraz minimalizowaniu jego skutków, wciąż najwyższy poziom bezpieczeństwa budynku gwarantuje konstrukcja i ściany oraz stropy wydzielenia przeciwpożarowego. Rozwiązania te wspomagane przez elementy biernej i czynnej ochrony przeciwpożarowej pozwalają nam na ograniczenie obszaru objętego pożarem wyłącznie do pojedynczej strefy pożarowej.

Czytaj całość »

Dyrektywy Unii Europejskiej dotyczące hałasu emitowanego przez maszyny oraz urządzenia przemysłowe stawiają ich producentom zaostrzone wymagania. Ograniczenie emisji hałasu ma być realizowane poprzez obniżenie poziomów maksymalnego i szczytowego ciśnienia akustycznego oraz maksymalnego poziomu mocy akustycznej do poziomów określonych w dyrektywach.

Kolejnym zagadnieniem związanym z dyrektywami nowego podejścia jest ochrona ludzi oraz środowiska naturalnego przed szkodliwymi skutkami hałasu.

Redukcję hałasu można uzyskać poprzez wprowadzenie zmian w architekturze pomieszczeń produkcyjnych w formie obudów dźwiękochłonno-izolacyjnych, ekranów akustycznych czy tłumików akustycznych. Najskuteczniejszym jednak sposobem pozwalającym na ograniczenie hałasu jest jego redukcja u źródła [1-4].

Lokalizacja źródła lub źródeł hałasu oraz identyfikacja przyczyn jego powstania ma kluczowe znaczenie i może pozwolić na wprowadzenie celowych zmian w konstrukcji maszyny dla redukcji hałasu emitowanego przez nią do otoczenia.

Poziom mocy akustycznej jest zdeterminowany przez źródło lub kilka źródeł mających najwyższe wartości natężenia dźwięku. Określenie głównych źródeł hałasu jest zatem kluczowym zagadnieniem dla osiągnięcia poprawy warunków akustycznych w otoczeniu.

Metoda pomiaru natężenia dźwięku

Natężenie dźwięku definiowane jest jako uśredniona w czasie wartość strumienia energii akustycznej przypadającej na jednostkę powierzchni. Natężenie dźwięku skalowane względem natężenia odniesienia wyrażane jest jako poziom natężenia dźwięku wyrażony w jednostce dB.

Natężenie dźwięku na powierzchni oddalonej o odległość r od punktowego źródła dźwięku jest równe mocy źródła dźwięku w podzielonej przez powierzchnię 4πr2. Inaczej natężenie dźwięku na powierzchni w odległości r jest równe kwadratowi ciśnienia p podzielonego przez impedancję powietrza zależną od prędkości dźwięku c oraz gęstości powietrza ρ [5].

Urządzeniem stosowanym w pomiarach natężenia dźwięku oraz lokalizacji źródeł hałasu jest dwumikrofonowa sonda natężeniowa. Zastosowanie dwóch mikrofonów oddalonych względem siebie o znaną odległość pozwala na wyznaczenie uśrednionego ciśnienia akustycznego  oraz gradientu ciśnienia akustycznego, które pozwala na wyznaczenie prędkości cząstki  w punkcie środkowym odcinka Δr między mikrofonami na kierunku równoległym do osi mikrofonów.

Natężenie dźwięku wyznaczane jest jako iloczyn uśrednionego ciśnienia akustycznego  oraz prędkości cząstki , co przedstawia RYS. 1 .

RYS. 1. Zasada działania sondy dwumikrofonowej; rys.: [6]

RYS. 1. Zasada działania sondy dwumikrofonowej; rys.: [6]

Najczęstszym zastosowaniem pomiaru natężenia dźwięku jest lokalizacja źródeł hałasu oraz wyznaczanie mocy akustycznej. Wyznaczanie mocy akustycznej może zostać przeprowadzone na kilka sposobów zależnie od potrzeb lub warunków określonych w normach.

Zaletą pomiarów natężenia dźwięku w celu wyznaczania mocy akustycznej jest mały wpływ warunków otoczenia na wyniki pomiarów.

Charakterystykę kierunkową sondy natężeniowej przedstawiono na RYS. 2. Wynika z niego, że sonda natężeniowa ma największą czułość w kierunku osi przechodzącej przez obydwa mikrofony.

RYS. 2. Charakterystyka kierunkowa sondy dwumikrofonowej 3558 Bruel&Kjaer; rys.: [7, 8]

RYS. 2. Charakterystyka kierunkowa sondy dwumikrofonowej 3558 Bruel&Kjaer; rys.: [7, 8]

W kierunku prostopadłym do osi sondy mierzone natężenie dźwięku ma znacznie niższe wartości.

Szczególnie przydatną metodą w lokalizacji źródeł hałasu jest pomiar natężenia dźwięku na powierzchni obejmującej geometrię badanego obiektu. Specjalistyczne oprogramowanie NSL (Noise Source Location) pozwala na stworzenie modelu geometrycznego powierzchni pomiarowej obejmującej rzeczywistą geometrię wraz z punktami punktów pomiarowymi, w które wczytywane będą dane z pomiarów przeprowadzonych sondą natężeniową.

RYS. 3  przedstawia model przestrzenny badanego obiektu wraz z naniesioną siatką oraz punktami pomiarowymi.

RYS. 3-4. Model geometryczny (NSL) z punktami pomiarowymi (3) i rozkład poziomów natężenia dźwięku (4); rys.: archiwa autorów

RYS. 3-4. Model geometryczny (NSL) z punktami pomiarowymi (3) i rozkład poziomów natężenia dźwięku (4); rys.: archiwa autorów

  • Kolorem czerwonym zaznaczone są punkty, w które należy wczytać dane.
  • Gęstość siatki pomiarowej nie powinna być mniejsza od stosunku prędkości dźwięku w warunkach pomiaru do maksymalnej zarejestrowanej częstotliwości.
  • Zwiększenie ilości punktów pomiarowych może pozwolić na lepsze odwzorowanie rozkładu natężenia w przypadku wielu źródeł usytuowanych blisko siebie.

Na podstawie danych pomiarowych wczytanych w punkty modelu przestrzennego można stworzyć przestrzenną mapę akustyczną, ukazującą interpolowane poziomy ciśnienia akustycznego oraz natężenia dźwięku ( RYS. 4 ).

Kolejną funkcją oprogramowania jest wyznaczanie mocy akustycznej oraz tworzenie rankingów jej poziomów dla danych powierzchni bądź pogrupowanych elementów składowych obiektu.

Metoda pomiaru kamerą akustyczną

Kamera akustyczna jest urządzeniem zawierającym elementy, które pozwalają na rejestrację obrazów oraz przebiegów ciśnienia akustycznego.

  • Matryca kamery akustycznej składa się kilkudziesięciu mikrofonów odpowiednio rozmieszczonych względem siebie oraz centralnie umieszczonego rejestratora wideo.
  • Pomiary przeprowadzane są poprzez skierowanie matrycy na obiekt badań, rejestrator video pozwala na wyświetlenie obszaru pomiarowego online, co pozwala na łatwiejsze ustawienie matrycy w odpowiedniej pozycji.
  • Uruchomienie pomiaru wyzwala zapis ciśnienia akustycznego przez każdy z mikrofonów oraz rejestrację obrazu lub filmu z badanego obrazu.
  • Wprowadzenie parametrów, takich jak odległość kamery od źródła dźwięku, temperatura oraz wybranie odpowiedniego algorytmu obliczeniowego, jakim najczęściej jest beamforming, pozwala na nałożenie zarejestrowanego ciśnienia akustycznego na obraz w celu wygenerowania mapy akustycznej ukazującej rozkład ciśnienia akustycznego.

Zasada działania beamformingu przedstawiana jest poprzez opis Delay-and-Sum beamformer [9] (kształtowanie wiązki poprzez opóźnienie i sumowanie).

Jak przedstawiono na  FOT. (patrz: zdjęcie główne), rozpatruje się matrycę pomiarową złożoną z M mikrofonów znajdujących się w lokacjach rm (m = 1, 2,..., M) w płaszczyźnie x-y układu współrzędnych. Kiedy taką powierzchnię zastosuje się dla Delay-and-Sum Beamforming, sygnały zmierzonego ciśnienia pm są indywidualnie opóźnione, a potem zsumowane:

gdzie:

wm  - zbiór współczynników wag zastosowanych do indywidualnych sygnałów z poszczególnych mikrofonów.

Indywidualne czasy opóźnień Δm zostały dobrane w celu osiągnięcia poprawy czułości w konkretnym kierunku, charakteryzowanym poprzez wektor κ. Zostaje to osiągnięte poprzez dostosowane czasów opóźnień tak, że sygnały związane z falą płaską, pochodzą z kierunku κ oraz są uzgodnione w czasie, zanim zostaną zsumowane. Rozważania geometryczne na  RYS. 5 pokazują, że może to zostać osiągnięte poprzez:

gdzie:

c  - szybkość rozchodzenia się dźwięku.

Rys. 5-6. Siatka mikrofonów skupiona na dalekim polu oraz fala płaska (plane wave) pochodząca z kierunku skupienia (5) oraz typowy wykres czułości kierunkowej z głównym płatem (main lobe) z kierunku skupienia oraz płatami bocznymi (sidelobe) z innych kierunków (6); rys.: archiwa autorów

Rys. 5-6. Siatka mikrofonów skupiona na dalekim polu oraz fala płaska (plane wave) pochodząca z kierunku skupienia (5) oraz typowy wykres czułości kierunkowej z głównym płatem (main lobe) z kierunku skupienia oraz płatami bocznymi (sidelobe) z innych kierunków (6); rys.: archiwa autorów

RYS. 7. Lokalizacja źródeł hałasu w koparko-ładowarce - pomiar kamerą akustyczną, algorytm: Beamforming; rys.: [2]

RYS. 7. Lokalizacja źródeł hałasu w koparko-ładowarce - pomiar kamerą akustyczną, algorytm: Beamforming; rys.: [2]

Sygnały pochodzące z innych kierunków nie będą zgodne przed zsumowaniem, więc nie będą dodawane w sposób spójny. W ten sposób określono czułość kierunkową przedstawioną na RYS. 6.

Na RYS. 7 pokazano zdjęcie z naniesionymi poziomami ciśnienia akustycznego, z którego wynika, że najwyższe poziomy dźwięku w ładowarce podczas biegu jałowego występują w obrębie silnika spalinowego.

Podsumowanie

Z badań doświadczalnych wynika, że zarówno metoda pomiaru natężenia dźwięku, jak i kamera akustyczna nadają się do lokalizacji źródeł hałasu w maszynach.

Zaletą metody pomiaru natężenia dźwięku jest to, że istnieje możliwość ustalenia rankingu poszczególnych źródeł hałasu na podstawie obliczenia mocy akustycznej z poszczególnych powierzchni składowych zdefiniowanych na modelu przestrzennym. Na tej podstawie określa się, które źródła dźwięku szczególnie powinny zostać ograniczone dla uzyskania redukcji poziomów hałasu całego agregatu.

Zaletą metody pomiaru natężenia dźwięku jest również jej wysoka rozdzielczość i możliwość pomiaru w bardzo bliskiej odległości, np. 5 cm. Konieczność przygotowania modelu, często o złożonej geometrii, oraz znaczna ilość punktów pomiarowych mogą wiązać się z wydłużonym czasem potrzebnym do przeprowadzenia pomiarów.

Zastosowanie kamer akustycznych ciągle staje się coraz popularniejsze i pozwala na bardzo szybkie ustalenie położenia poszczególnych źródeł dźwięku.

Kamery akustyczne pokazują rozkład ciśnienia akustycznego lub natężenia dźwięku zawsze na pewnej powierzchni.

W przypadku urządzeń, w których występuje kilka nakładających się źródeł dźwięku o zbliżonych poziomach, należy wykonać pomiary z różnych odległości, aby wyeliminować różnice w interpretacji wyników pomiaru.

Kamery akustyczne są stosowane również przy lokalizacji źródeł dźwięku w środowisku, np. w zakładach przemysłowych. Metoda pomiaru natężenia dźwięku jest bardziej pracochłonna, daje jednak lepsze wyniki przy bardziej złożonych źródłach dźwięku o trójwymiarowej geometrii.

Dalsze informacje na www.wibroakustyka.com.pl

Literatura

  1. Z. Engel, "Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem", Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001.
  2. W. Fiebig, P. Cependa, "Lokalizacja źródeł hałasu w koparko­‑ładowarce przy pomocy kamery akustycznej", "Napędy i sterowanie", nr 5/2014.
  3. S. Chwastek, S. Michałowski, "Redukcja obciążeń dynamicznych nieresorowanych maszyn na podwoziach kołowych", „Czasopismo Techniczne, Zeszyt Mechanika" 1-M/2006, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, ISSN 0011-4561, Kraków 2006, s. 71-80.
  4. W. Borkowski, S. Konopka, L. Prochowski, "Dynamika maszyn roboczych", WNT, Warszawa 2005.
  5. Dyrektywa UE 42/2006/WE, "Methoden zur Geraeuschminderung von Maschinen".
  6. "Brüel & Kjær. Lecture notes", Brüel & Kjær University, Nærum Denmark. 17-18 November 2008.
  7. F. Fahy, "Sound intensity", CRC Press, 1995.
  8. S. Gade, "Sound intensity", Bruel & Kjaer Technical Review 4/1982.
  9. J.J. Christensen, J. Hald, "Beamforming", Bruel & Kjaer Technical Review nr 1/2004.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Galeria zdjęć

Tytuł
<
>
przejdź do galerii

Powiązane

mgr inż. Agnieszka Grzybowska, mgr inż. Łukasz Mrozik, mgr inż. Małgorzata Woleń, mgr inż. Paweł Piekarski Wpływ domieszek redukujących ilość wody zarobowej na gęstość pozorną zaczynów o niskich stosunkach wodno-spoiwowych

Wpływ domieszek redukujących ilość wody zarobowej na gęstość pozorną zaczynów o niskich stosunkach wodno-spoiwowych Wpływ domieszek redukujących ilość wody zarobowej na gęstość pozorną zaczynów o niskich stosunkach wodno-spoiwowych

Porowatość betonu ma bezpośredni wpływ na cechy fizyczne i mechaniczne betonu. Im objętość porów w kompozycie jest większa, tym więcej wody może się w nim znaleźć. Celem niniejszego artykułu jest zbadanie...

Porowatość betonu ma bezpośredni wpływ na cechy fizyczne i mechaniczne betonu. Im objętość porów w kompozycie jest większa, tym więcej wody może się w nim znaleźć. Celem niniejszego artykułu jest zbadanie wpływu zastosowanej domieszki (uplastyczniającej lub upłynniającej) oraz jej ilości na gęstość pozorną zaczynu cementowego.

Czytaj całość »
Przyczyny silnego zawilgocenia przegród budowlanych pomieszczeń rekreacyjnych w podziemiu nowego apartamentowca Przyczyny silnego zawilgocenia przegród budowlanych pomieszczeń rekreacyjnych w podziemiu nowego apartamentowca

dr inż. arch. Anna Hoła Przyczyny silnego zawilgocenia przegród budowlanych pomieszczeń rekreacyjnych w podziemiu nowego apartamentowca

Problem nadmiernego zawilgocenia przegród budowlanych dotyczy zazwyczaj budynków starych, eksploatowanych kilkadziesiąt i więcej lat. Powodem zawilgocenia jest wtedy najczęściej brak izolacji przeciwwilgociowych,...

Problem nadmiernego zawilgocenia przegród budowlanych dotyczy zazwyczaj budynków starych, eksploatowanych kilkadziesiąt i więcej lat. Powodem zawilgocenia jest wtedy najczęściej brak izolacji przeciwwilgociowych, których dawniej nie wykonywano [1, 2].

Czytaj całość »

dr inż. Maciej Trochonowicz Materiały termoizolacyjne stosowane wewnątrz pomieszczeń

Materiały termoizolacyjne stosowane wewnątrz pomieszczeń Materiały termoizolacyjne stosowane wewnątrz pomieszczeń

Artykuł prezentuje badania laboratoryjne materiałów przeznaczonych do wykonywania termoizolacji od wnętrza pomieszczeń. Głównym ich celem było wyznaczenie współczynnika przewodzenia ciepła λ, w zależności...

Artykuł prezentuje badania laboratoryjne materiałów przeznaczonych do wykonywania termoizolacji od wnętrza pomieszczeń. Głównym ich celem było wyznaczenie współczynnika przewodzenia ciepła λ, w zależności od zmieniających się wartości wilgotności i temperatury powietrza.

Wybrane dla Ciebie

Źródło OZE z dopłatą 50% »

Źródło OZE z dopłatą 50% » Źródło OZE z dopłatą 50% »

Łatwa hydroizolacja skomplikowanych powierzchni dachowych »

Łatwa hydroizolacja skomplikowanych powierzchni dachowych » Łatwa hydroizolacja skomplikowanych powierzchni dachowych »

Docieplanie budynków to nie problem »

Docieplanie budynków to nie problem » Docieplanie budynków to nie problem »

Trwały kolor tynku? To możliwe! »

Trwały kolor tynku? To możliwe! » Trwały kolor tynku? To możliwe! »

Piany poliuretanowe, otwartokomórkowe »

Piany poliuretanowe, otwartokomórkowe » Piany poliuretanowe, otwartokomórkowe »

Zatrzymaj cenne ciepło wewnątrz »

Zatrzymaj cenne ciepło wewnątrz » Zatrzymaj cenne ciepło wewnątrz »

EKOdachy spadziste »

EKOdachy spadziste » EKOdachy spadziste »

Skuteczna walka z wilgocią w ścianach »

Skuteczna walka z wilgocią w ścianach » Skuteczna walka z wilgocią w ścianach »

Trwałe drzwi na zewnątrz i do wnętrz »

Trwałe drzwi na zewnątrz i do wnętrz » Trwałe drzwi na zewnątrz i do wnętrz »

Oszczędzanie przez ocieplanie »

Oszczędzanie przez ocieplanie » Oszczędzanie przez ocieplanie »

Uszczelnianie fundamentów »

Uszczelnianie fundamentów » Uszczelnianie fundamentów »

Prawidłowe wykonanie elewacji w systemie ETICS to jakość, żywotność i estetyka »

Prawidłowe wykonanie elewacji w systemie ETICS to jakość, żywotność i estetyka » Prawidłowe wykonanie elewacji w systemie ETICS to jakość, żywotność i estetyka »

Copyright © 2004-2019 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
Portal Budowlany - Izolacje.com.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies. Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.izolacje.com.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.izolacje.com.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.