I-01m

PWSZ -Leszno
LABORATORIUM POMIARY I BADANIA WIBROAKUSTYCZNE
Temat:
POMIARY DŹWIĘKÓW – ĆWICZENIE WPROWADZAJĄCE
Instrukcja
Wykonania
ćwiczenia
1(m)
1. CEL ĆWICZENIA
• Zapoznanie z obsługa miernika dźwięku i nauka konfigurowania jego nastaw.
• Wykonywanie pomiarów dźwięku w pomieszczeniu. Zaobserwowanie wpływu połoŜenia mikrofonu
względem źródła dźwięku na wynik pomiaru. Próba oszacowania granic pomiędzy poszczególnymi
rodzajami pola akustycznego.
• Wyznaczenie równowaŜnego, maksymalnego i szczytowego poziomu dźwięku sygnałów dla róŜnych
rodzajów dzwonków telefonu komórkowego. Przeprowadzenie rankingu, który rodzaj dzwonków jest
najbardziej skuteczny.
2. SPRZĘT I WYPOSAśENIE:
• miernik poziomu dźwięku,
• kalibrator,
• komputery z oprogramowaniem SONOMETR i mikrofonami (pomiary poziomu równowaŜnego
maksymalnego i szczytowego poziomu dźwięku),
• komputery z oprogramowaniem ANALIZATOR i mikrofonami (opcjonalnie do wyznaczenia składu
widmowego źródła dźwięku),
• taśma miernicza 2m i 30m,
• źródło dźwięku (urządzenie lub głośnik).
Studenci przynoszą: wydrukowane formatki raportu z ćwiczenia, przyrządy do rysowania ,ołówek, linijka,
kredki (pisaki) w trzech kolorach, kalkulator z funkcjami, telefony komórkowe.
3. PRZEBIEG ĆWICZENIA:
• InstruktaŜ (prowadzący ćwiczenia)
- Pokaz w jaki sposób konfiguruje i wykonuje się kalibrację i pomiary dźwięku stosowanym
podczas ćwiczenia miernikiem poziomu dźwięku.
- Instrukcja obsługi oprogramowania SONOMETR i ANALIZATOR (opcjonalnie).
• Studenci przystępują do wykonywania Zadania A i Zadania B w podgrupach ćwiczeniowych.
Zadanie A
• Prowadzący wskazuje źródło dźwięku i określa jego połoŜenie w pomieszczeniu. Uruchamia je na chwile w
celu określenia przez studentów charakteru emitowanego dźwięku. Opcjonalnie moŜe być wykonana analiza
widmowa dźwięku.
• Studenci dokonują oględzin źródła, wykonują pomiary jego wymiarów zewnętrznych. Wyniki pomiarów
wpisują do tabeli i na ich podstawie oszacowują gdzie powinna znajdować się teoretyczna granica pomiędzy
bliskim i dalekim polem akustycznym. W przypadku, gdy wyznaczana i znana jest najniŜsza częstotliwość
dźwięku emitowanego przez źródło analizę moŜna uzupełnić o oszacowanie oparte na długość fali
akustycznej emitowanej przez źródło.
• W tabeli wpisujemy dane dotyczące rodzaju stosowanego miernika oraz jego nastawy (charakterystyki
częstotliwościowe i dynamiczne). Szczególną uwagę naleŜy zwrócić na ustalenie czasu ekspozycji - Te .
Czas Te jest czasem, w którym dokonywany jest pomiar poziomu równowaŜnego i wyznaczany jest poziom
maksymalny i szczytowy dźwięku. W przypadku pomiarów, które naleŜy wykonać w ramach Zadania A
© Roman Barczewski 2007
PWSZ_pbwa_I01m 1/3
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
czas Te nie musi być długi. Jeśli źródło charakteryzuje się emisją hałasu o charakterze ustalonym to
praktycznie na uzyskanie poprawnego i stabilnego wyniku pomiaru wystarczy kilkanaście sekund.
Przed przystąpieniem do pomiarów zasadniczych naleŜy dokonać pomiarów tła akustycznego przy
wyłączonym źródle dźwięku. Wynik pomiarów nanieść w oknie szkicu sytuacyjnego.
Włączyć źródło dźwięku i dokonać kilku pomiarów wstępnych w róŜnej odległości od źródła (bez
zapisywania wyników w tabeli). Pozwolą one na określenie zakresu zmienności poziomów dźwięku oraz
wstępne przyjęcie lokalizacji punków pomiarowych (odległości od źródła).
Po dokonaniu analizy pomiarów wstępnych ustalić z prowadzącym trzy wysokości h1, h2, h3 lokalizacji
mikrofonu. Będą one istotne w przypadku pomiarów w bliskim polu akustycznym, gdzie niewielka zmiana
połoŜenia mikrofonu przy tej samej odległości od źródła moŜe mieć znaczący wpływ na wynik pomiaru.
NaleŜy równieŜ ustalić odległości, w jakich będą dokonywane poszczególne pomiary. Odległości te nie
muszą koniecznie być realizowane ze stałym krokiem. Pomiary blisko źródła lepiej wykonywać z
mniejszym krokiem, aby uchwycić granice pomiędzy bliskim i dalekim polem akustycznym.
W raporcie naleŜy zamieścić szkic sytuacyjny (rzut z góry) ukazujący połoŜenie źródła dźwięku w
pomieszczeniu i linię kolejnych połoŜeń mikrofonu. Dodatkowo wykonaj rzut z boku ukazujący wysokości
h1, h2, h3 usytuowania mikrofonu.
Przeprowadzić pomiary zasadnicze i wyniki pomiarów wpisać w tabeli.
Wyniki pomiarów nanieść na rysunku w postaci punktów. NaleŜy stosować róŜne oznaczenia ( kolory) dla
pomiarów wykonywanych na wysokościach h1,h2,h3. Przez punkty pomiarowe (odpowiednio dla wysokości
h1,h2,h3). Poprowadzić delikatne trzy linie interpolujące wyniki pomiarów. Nie naleŜy zapomnieć o
legendzie do rysunku. MoŜe się zdarzyć, Ŝe wykresy w pewnym obszarze odległości będą się pokrywać.
Na rysunku nanosimy poziomą linię ilustrującą poziom zmierzonego tła akustycznego.
Na podstawie rysunku oszacowujemy gdzie znajduje się eksperymentalnie wyznaczona granic pomiędzy
polem bliskim i dalekim. Przypomnijmy jest to miejsce gdzie zaczyna się pole swobodne (o ile istnieje).
MoŜna równieŜ granice określić na podstawie stwierdzenia, w jakiej odległości od źródła wyniki pomiarów
przy przemieszczaniu mikrofonu na róŜne wysokości nie ulegają zmianom.
Postaraj się określić na podstawie pomiarów granicę pomiędzy polem swobodnym i pogłosowym
(dyfuzyjnym). Jeśli to moŜliwe nanosimy granice pomiędzy polem swobodnym a dyfuzyjnym na rysunku.
Na podstawie uzyskanych wyników precyzujemy wnioski dotyczące połoŜenia granicy pomiędzy polem
bliskim i dalekim, wpływu wysokości h na wyniki pomiarów w polu bliskim i dalekim. Interesujące będzie
równieŜ określenie wpływu poziomu tła akustycznego na wyniki pomiarów. Zamieszczamy równieŜ inne
spostrzeŜenia np., z czego moŜe wynikać róŜnica oszacowania teoretycznej a eksperymentalnej granicy
pomiędzy bliskim a dalekim polem akustycznym itp.
Zadanie B.
Ćwiczenie to ma na celu stwierdzenie, jaki rodzaj dzwonka stosowanego w telefonie będzie najlepiej przez nas
słyszalny np. w hałaśliwym otoczeniu. MoŜna załoŜyć, Ŝe będzie top dzwonek, który będzie charakteryzował
się najwyŜszą wartością maksymalnego poziomy dźwięku z charakterystyka częstotliwościową A czyli LA,max
Uwagi:
• Do pomiarów wykorzystujemy program komputerowy SNOMETR współpracujący z mikrofonem
podłączonym z komputerem przez kartę dźwiękową.
• Dla wszystkich pomiarów mikrofon ustawiany w tej samej odległości od telefonu.
• Przed pomiarami naleŜy wyłączyć alarm wibracyjny
• KaŜdy ze studentów wykonuje pomiary dla trzech róŜnych dzwonków swojego telefonu.
• Wyniki pomiarów zapisujemy w tabeli a wartości poziomów maksymalnych nanosimy na wykresie
• Staramy się zauwaŜyć na wykresie widocznym na monitorze komputera, czym róŜni się poziom
równowaŜny od maksymalnego i minimalnego.
© Roman Barczewski 2007
PWSZ_pbwa_I01m 2/3
• Warto zauwaŜyć, Ŝe poziom równowaŜny ma właściwości uśredniające wyniki pomiarów, z tym, Ŝe
w odróŜnieniu od klasycznej wartości średniej jest on realizowany w skali logarytmicznej. MoŜna
załoŜyć, Ŝe dobra słyszalność dźwięku dzwonka telefonu np. w głośnym otoczeniu, będzie głównie
zaleŜała od najgłośniejszego dźwięk generowany przez telefon, a zatem poziom maksymalny LA,max.
• Warto tu zaznaczyć, Ŝe poziom szczytowy dźwięku LC,peak , mimo, Ŝe posiada najwyŜsze wartości
zaleŜy on zazwyczaj od pojedynczego, krótkotrwałego zdarzenia akustycznego, które wystąpiło w
czasie Te. W przypadku sygnału dzwonka moŜe się zdarzyć, Ŝe to krótkotrwałe zdarzenie przy
jednoczesnym wysokim poziomie tła akustycznego (np. telefon w kieszeni a my w hałaśliwym
otoczeniu) moŜe nie być poprawnie percypowany i interpretowany przez nasz narząd słuchu.
• Na podstawie uzyskanych wyników oceń, który z dzwonków twojego telefonu będzie najlepiej
słyszalny. Zwróć równieŜ uwagę na relacje pomiędzy poziomami: równowaŜnym, maksymalnym i
szczytowym.
• Po wykonaniu eksperymentu przez całą grupę dokonajcie porównania, jaki telefon wygrał w
rankingu oraz jaki typ dzwonka jest bardziej skuteczny: klasyczny, polifoniczny, mp3 itp.
Literatura:
• Cempel C. Wibroakustyka Stosowana. skrypt dostępny w internecie http:/neur.am.put.poznan.pl
• Engel Z., Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem, PWN Warszawa 1993. (czytelnia)
• Wykłady
Pytania kontrolne:
1. Co to jest dźwięk, a co to jest hałas? Zakresy częstotliwościowe dźwięków słyszalnych ultradźwięków i
infradźwięków.
2. Podział i opis źródeł dźwięku z uwagi teoretyczne modele promieniowania.
3. Podział opis źródeł dźwięku z uwagi na fizyczne przyczyny generowania (zilustruj rysunkiem).
4. Podział źródeł dźwięku z uwagi na pochodzenie.
5. Ciśnienie akustyczne i poziom ciśnienia akustycznego. Próg słyszalności, Dlaczego w pomiarach hałasu
stosujemy skalę logarytmiczną w dB. Przeliczanie ciśnienia akustycznego na poziom dźwięku i na odwrót.
6. Prędkość propagacji dźwięku w powietrzu. Częstotliwość a długość fali ( przeliczanie).
7. Charakterystyki częstotliwościowe stosowane w miernikach dźwięku.
8. Charakterystyki dynamiczne miernika dźwięku, kiedy i w jakim celu je stosujemy?
9. Budowa miernika dźwięku i opis jego elementów.
10. Rodzaje mikrofonów pomiarowych i ich charakterystyki.
11. Propagacja dźwięku w polu swobodnym i przy napotkaniu przeszkody. (wyznaczanie poziomu dźwięku w
zadanej odległości od źródła dźwięku).
12. Pola akustyczne bliskie, dalekie, swobodne i pogłosowe opisz i zilustruj rysunkiem.
13. Komora pogłosowa i bezechowa budowa i zastosowania.
© Roman Barczewski 2007
PWSZ_pbwa_I01m 3/3