Как измерить шум источника, когда есть фоновый шум?

Об учёте поправок при измерениях уровней звука и звукового давления конкретного источника

Вопрос 1. Мы измеряем шум инженерного оборудования. Измерения проводятся на улице, в контрольной точке высокий фоновый шум. Как его правильно учесть?

Вопрос 2. Мы измеряем звукоизоляцию. Один из этапов нашего исследования - измерение шума всенаправленного источника звука в разных помещениях. Мы должны как-то учитывать фоновый шум и если да, то как?

Об учёте поправок на фоновый шум при оценке шума источника

При измерениях шума от оборудования или звукоизоляции в жилых помещениях, а также при измерениях шума от источника в помещениях или на улице с высоким уровнем фона уровни звука и звукового давления источника оказаться близкими к фоновым значениям. В этом случае те значения, которые мы увидим на экране прибора будут больше действительных характеристик шума источника. В таких случаях необходимо учитывать поправку на фоновый шум.

Что бы не запутаться в этой ситуации, следует разделять:

шум источника Lp,
остаточный (фоновый) шум Lback,
суммарный шум Lsum - общий шум источника и фоновый шум. Во время измерений на экране прибора мы видим уровни звука и звукового давления именно суммарного шума.

Если разность между суммарным уровнем звука (звукового давления) Lsum и остаточным уровнем звука (звукового давления) больше 3 дБ, но не превышает 10 дБ, то для оценки шума источника необходимо делать поправку на фон..

Для определения уровня звука или уровня звукового давления, создаваемого источником, Lp, применяется формула

$L_{p}= 10\times lg(10^{0.1\times L_{sum}}-10^{0.1\times L_{back}}) (1)$

или

$L_{p}=L_{sum}-\Delta L_{p}(2.1)$

$\Delta L_{p} = -10\times lg(1-10^{-0.1\times(L_{sum}- L_{back})})(2.2)$

где Lsum – измеренный прибором уровень звука или звукового давления,

Lback – остаточный (фоновый) уровень звука или звукового давления,

ΔLp - поправка на фон.

Чтобы упростить порядок расчётов корректированных на фон уровней звука (звукового давления) источника, можно вместо расчётных формул (2.1) и (2.2) использовать следующую таблицу

Таблица 1. Значения фоновых поправок для разностей значений полезного и фонового сигнала

Разность значений уровней измеряемого и остаточного звука (звукового давления), дБ	3,0-3,4	3,5-3,9	4,0-4,4	4,5-4,9	5,0-5,9	6,0-6,9	7,0-7,9	8,0-8,9	9,0-10,0
Величина, вычитаемая из измеренного значения уровня звука (звукового давления), дБ	2,8	2,4	2,0	1,8	1,4	1,1	0,9	0,7	0,5

Когда уровни звука или звукового давления суммарного и фонового шум отличаются на 10 и больше дБ, поправку на фон ΔLp обычно уже не учитывают. В этом случае за результат измерения шума источника принимают непосредственно показания прибора. Так можно делать потому что поправка ΔLp на фон в этом случае пренебрежима и не превышает 0,5 дБ.

Если разность уровней звука (звукового давления) суммарного и фонового шума не превышает 3 дБА (дБ), это означает, что шум источника меньше или равен фоновому шуму. В такой ситуации определить что является шумом источника, а что фоном с приемлемой точностью невозможно. Измерения в таких условиях не являются корректными.

Пример 1

Рассмотрим ситуацию - в квартире необходимо измерить уровень звука вентиляции находящегося этажом ниже магазина. Для этого необходимо:

Измерить суммарный шум Lsum вентиляции и фона. Предположим получилось 31,6 дБ (А).
Измерить фоновый шум Lback (шум машин за окном и т.п.) отдельно при выключенной вентиляции. Предположим получилось 26,2 дБ (А).
Разница Lsum-Lback равна 5,4 дБ. При упрощённом способе определения поправки по таблице значение поправки ΔLp принимают 1.4 дБ.
Итоговая оценка уровня звука вентиляции LP = 31,6 - 1,4 ≈ 30 дБ (А).

Примечание 1. Помните, что при оценке шума источника таким методом неопределённость измерений не равна неопределённости прямого однократного измерения.

Примечание 2. Внесение поправки в результат измерения уровня звука и результат измерений уровня звукового давления в каждой из октав или третьоктав в проводят в одинаковом порядке.

Пример 2

При измерении звукоизоляции воздушного шума фоновый шум в третьоктаве 3150 Гц в помещении низкого уровня (ПНУ) составил 17 дБ, а результат измерения шума источника звука в контрольной точке в ПНУ - 24 дБ.

В этом случае для дальнейших расчётов звукоизоляции за результат измерения шума источника звука в ПНУ следует брать величину:

$L_{3150}= 10\times lg(10^{0.1\times 24}-10^{0.1\times 17}) = 23$ дБ

Что делать если фон высокий, а оценить соответствие шума источника нормативу всё-таки надо?

В таких случаях оценку величины уровня звука (звукового давления) излучения источника не проводят. Вместо этого оценивают верхнюю границу интервала неопределенности уровня звука (звукового давления).

Если разность измеренного эквивалентного уровня и уровня остаточного шума в точке n находится в пределах от 0,5 дБ до 2,9 дБ, то верхняя граница одностороннего интервала неопределенности измерения уровня звука (звукового давления) для уровня доверия 95% рассчитывается согласно формуле

$L_{U_{+}(0.95 , p)}= L_{p}-\varepsilon \ast$

и таблице 2:

Таблица 2. Значения поправки ε* для некоторых значений Δ

Разность (Δ) значений уровней суммарного и остаточного звука, дБ (дБА)		0,5-0,7	0,8-1,0	1,1-1,3	1,4-1,6	1,7-1,9	2,0-2,2	2,3-2,4	2,5-2,6	2,7-2,9
Величина ε*, дБ (дБА)	Измерения УЗ, приборы Экофизика, Экофизика-110А, Октава-110А-Эко, Октава-110А	4,8	4,1	3,5	3,1	2,7	2,3	2,1	1,9	1,7
	Измерения УЗ, приборы Октава-111	5,6	4,7	4,1	3,6	3,1	2,7	2,5	2,3	2,1
	Измерения УЗД, приборы Экофизика, Экофизика-110А, Октава-110А-Эко, Октава-111	4,1	3,5	3,0	2,6	2,2	1,9	1,7	1,5	1,3
	Измерения УЗД, приборы Октава-110А	3,5	3,0	2,5	2,1	1,8	1,5	1,3	1,2	1,0