Измерение звукоизоляции. Воздушный шум

Измерение звукоизоляции. Изоляция воздушного шума

Требования к изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями вновь стали обязательными в Российской Федерации с принятием Технического регламента "О безопасности зданий и сооружений" (Федеральный закон от 30.12.2009 No.384-ФЗ)  и распоряжения Правительства РФ от 21 июня 2010 г. No. 1047-р, которое утвердило перечень национальных стандартов и сводов правил, обязательных для выполнения требований регламента.

В этот перечень включен СНИП 23-03-2003 "Защита от шума" (Актуализированная редакция СП 51.13330.2011), в котором, в частности, устанавливаются требования к звукоизоляции.

Нормируемым параметром звукоизоляции воздушного шума является индекс изоляции Rw.

Индекс изоляции Rw определяется по СНИП 23-03-2003 по результатам измерения собственно изоляции R, которая характеризует ослабление звука, проходящего через строительную конструкцию. Изоляция R равна разности средних уровней звукового давления в помещениях высокого уровня (ПВУ) и низкого уровня (ПНУ)  с поправкой на акустические условия  в ПНУ.

Метод измерения изоляции воздушного шума

Метод измерения изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями установлен ГОСТ 27296-2012 (натурные и лабораторные испытания) и ГОСТ Р ИСО 10140-2 (лабораторные испытания).

По ГОСТ ИСО 10140-2 "звукоизоляция - величина, равная десяти десятичным логарифмам отношения звуковой мощности W1, падающей на испытуемый элемент ( ограждающую конструкцию), к звуковой мощности W2, излучаемой другой стороной испытуемого элемента".

Сущность метода заключается в измерении и сравнении среднего звукового давления в сопредельных с ограждающей конструкцией помещениях. Усреднение проводят  по времени и пространству . В качестве источника тестового сигнала используется всенаправленный источник звука, например додекаэдр. В качестве приёмной измерительной системы должны использоваться шумомеры-анализаторы спектра класса 1 по ГОСТ 17187-2010, оснащенные 1/3-октавными фильтрами класса 1 по ГОСТ Р 8.714-2010 (МЭК 61260). Измерения проводятся в диапазоне частот от 100 Гц до 3150 Гц.

Примечание. Стандарты требуют, чтобы измерительная система проверялась  с помощью акустического калибратора 1 класса по ГОСТ МЭК 60942.

Помещение, в котором возбуждается тестовый сигнал, называется помещением высокого уровня (ПВУ). Помещение, в которое проникает звуковая мощность, называется помещением низкого уровня (ПНУ).

Измерения включают в себя следующие этапы.

  • Подготовку к измерениям: проверку чувствительности измерительного тракта аппаратуры, контроль температуры и влажности и т.п.
  • Измерение средних уровней звукового давления в ПВУ и ПНУ при подаче тестового сигнала.
  • Измерение времени реверберации в ПНУ. Время реверберации необходимо для определения эквивалентной площади звукопоглощения в ПНУ, которая используется в расчете звукоизоляции.
  • Расчёт звукоизоляции в третьоктавных полосах частот (см., например, п.7.1 ГОСТ 27296-2012).

Измерения уровня звукового давления проводятся в нескольких точках, распределённых по ПНУ и ПВУ соответственно. Средний уровень звукового давления Lm для каждой третьоктавной полосы частот рассчитывается по формуле:

L_m=10\times lg\left ( \frac{1}{n}\times\sum{10^{0.1\times L_i}}\right )

где n - количество точек помещения, Li -  уровень звукового давления в i-й точке.

Измерение времени реверберации проводится согласно действующим нормативным документам. С 01.12.2014 вступила в силу серия стандартов ГОСТ Р ИСО 3382, содержащая методы измерения времени реверберации в различных помещениях.

Звукоизоляция R рассчитывается по формуле:

R=L_m_2-L_m_1+10\times lg\left ( \frac{S}{A_2}\right ),

где Lm2 и Lm1 - средние уровни звукового давления в ПВУ и ПНУ соответственно, S - площадь испытываемой конструкции (м2), A2 - эквивалентная площадь звукопоглощения (м2).

A_2 =0,16\times \frac{V}{RT60}, где V - объем помещения (м3), RT60 - время реверберации (с).

Методы измерения времени реверберации

Основой всех методов измерения времени реверберации является оценка наклона линейного участка кривой спада. Кривая спада - это зависимость среднего по пространству  уровня звукового давления в помещении от времени после прекращения работы источника звука. Ось ординат (текущего звукового давления) откладывают в логарифмическом масштабе, т.е. в дБ. 

В настоящее время существуют два стандартизованных метода построения кривых спада:

  • метод прерываемого шума;
  • метод интегрированной импульсной переходной характеристики.

Действующий с 01.12.2014 г. в России международный стандарт  ГОСТ ИСО 3382 использует  оба метода.

  • ГОСТ Р ИСО 3382 описывает процедуру измерения времени реверберации в октавных или третьоктавных частотных полосах в частотном диапазоне 100-5000 Гц.

Ниже приведены основные этапы измерения времени реверберации методом прерываемого шума.

  1. Проверка калибровки приёмного тракта и оценка условий проведения измерений  - температуры и влажности воздуха в обследуемом помещении. Время реверберации особенно чувствительно к относительной влажности воздуха.
  2. Возбуждение тестового шума. Для этого должны использоваться специальные всенаправленные источники звука (требования ИСО 3382). Использовать импульсные источники шума (хлопки, стартовые пистолеты и пр. ) допустимо лишь для ориентировочной оценки. При измерениях в октавных полосах ширина спектра тестового шума должны превышать одну октаву. При измерениях в 1/3-октавных полосах, соответственно, одну 1/3-октаву.
  3. Регистрация кривой спада уровня звукового давления. Шаг записи регистрирующего устройства должен быть в 45 или более раз меньше, чем ожидаемое время реверберации. Если аппаратура регистрирует усредненные уровни звукового давления, то время усреднения должно быть, по крайне мере, в 30 раз меньше, чем ожидаемое время реверберации.  
    В приборах серий ОКТАВА и ЭКОФИЗИКА регистрация кривой спада осуществляется следующим образом: сначала регистрируется временная реализация акустического сигнала, а затем производится его постобработка программным обеспечением Signal+RTA, в котором пользователь может настроить нужные параметры усреднения и фильтрации.
  4. Выделение линейного участка кривой спада (аппроксимация) и его экстраполяция с расчетом величины RT60. На полученной кривой находят   линейный участок, определяют его угол наклона и затем рассчитывают время RT60, что, по сути дела, означает экстраполяцию  линейного участка. В наших приборах данная процедура реализуется в программном модуле RT60, который входит в пакет программ Signal+RTA.
Программное обеспечение Signal+

Минимальный рекомендуемый комплект приборов для измерений изоляции воздушного и ударного шума

Минимальный комплект позволяет:

  • проводить последовательные измерения уровней звукового давления; одновременные измерения - не более, чем в одной точке;
  • осуществлять запись результатов измерения и (или) акустических сигналов только в память прибора;
  • измерять уровни звукового давления ударного шума;
  • измерять время реверберации.

Минимальный комплект:

  1. Экофизика-110А. Комплект Базовый-110А.
  2. Кабель микрофонный удлинительный EXC005R (5 м) или большей длины.
  3. Штатив - TRP001R.
  4. Signal+RTA. Программное обеспечение (для измерения времени реверберации и обработки результатов измерения).
  5. Всенаправленный источник звука серии OED-SP360 (для измерения изоляции воздушного шума и времени реверберации).
  6. Жесткий кейс для транспортировки источника звука OED-KOFR.
  7. Усилитель мощности со встроенным генератором OED-PA360 (для источника звука).
  8. Ударная машина  УМ-10.

Дополнительные опции:

  • Калибратор акустический АК-1000 - обязателен хотя бы один на лабораторию.
  • DIN-DIN-RF. Комплект из двух радиомодулей ЭКО-AIR для удалённого управления ударной машиной УМ-10 и усилителем мощности  OED-PA360 с помощью Экофизики - 1 шт.
  • Адаптер телеметрии ЭКО-DIN-DOUT(RF) - для дистанционного управления прибором и передачей результатов измерений на компьютер в реальном времени (требуется ПО Signal+RTA).
Типовые комплекты поставки прибора ЭКОФИЗИКА-110А (Исполнение 110А)
Адаптеры телеметрии ЭКО-DIN-DOUT
Программное обеспечение Signal+
УМ-10. Ударная машина
Источники звука для измерений звукоизоляции

Оптимальный комплект для измерения звукоизоляции воздушного и ударного шума

Оптимальный комплект позволяет:

  • одновременно проводить измерения уровней звукового давления в двух помещениях  либо в одном помещении в двух точках;
  • осуществлять запись результатов измерения и (или) акустических сигналов в память приборов или на внешний компьютер;
  • измерять уровни звукового давления ударного шума;
  • измерять время реверберации;
  • дистанционно управлять процессом измерения (дистанционное управление всеми приборами одним из них) и дистанционно управлять источником звука.

Состав комплекта:

1. Экофизика-110А. Комплект  Базовый-110А - 2 шт.

2. Кабель микрофонный удлинительный EXC005R (5 м или большей длины) - 2 шт.

3. Штатив - TRP001R  - 2 шт.

4. Калибратор акустический АК-1000  (обязателен хотя бы один на лабораторию).

5. Адаптер телеметрии ЭКО-DIN-DOUT(RF) - 1 шт.

6. Signal+RTA. Программное обеспечение (для измерения времени реверберации
и обработки результатов измерения) - 1 шт. 

7. Всенаправленный источник звука серии OED-SP360 для измерения изоляции воздушного шума и времени реверберации  - 1 шт.

8. Жесткий кейс для транспортировки источника звука OED-KOFR.

9. Усилитель мощности со встроенным генератором OED-PA360 (для источника звука серии OED-SP360) - 1 шт.

10. DIN-DIN-RF. Комплект из двух радиомодулей ЭКО-AIR для удалённого управления ударной машиной УМ-10 и усилителем мощности  OED-PA360 с помощью Экофизики - 1 шт.

11. Ударная машина УМ-10 для измерения изоляции ударного шума - 1 шт. 

Максимальный комплект для измерения звукоизоляции воздушного и ударного шума

Максимальный комплект позволяет:

  • проводить одновременно измерения уровней звукового давления в двух помещениях, причем количество контрольных точек в каждом  помещении может быть от 1 до 3;
  • осуществлять запись результатов измерения и (или) акустических сигналов в память приборов или на внешний компьютер;
  • измерять уровни звукового давления ударного шума;
  • измерять время реверберации;
  • дистанционно управлять процессом измерения (дистанционное управление всеми приборами) и источником звука.

Состав комплекта:

1. Экофизика-110А. Комплект Инженер-HF - 2 шт.

2. Микрофонный предусилитель Р200 - 6 шт.

3. Микрофон свободного поля, 50 мВ/Па (поляризация 0В или 200 В) - 6 шт.

4. Микрофонный блок питания Октафон-М и эквивалент ЭКВ-110-3 - по 2 шт.

4. Кабель микрофонный удлинительный EXC005R (5 м или большей длины) - 6 шт.

5. Штатив - TRP001R  - 6 шт.

6. Калибратор акустический АК-1000 - обязателен хотя бы один на лабораторию.

7. Адаптер телеметрии ЭКО-DIN-DOUT(RF) - 2 шт.

8. Signal+RTA. Программное обеспечение (для измерения времени реверберации
и обработки результатов измерения) - 1 шт. 

9. Всенаправленный источник звука серии OED-SP360 (для измерения изоляции воздушного шума и времени реверберации)  - 1 шт.

10. Жесткий кейс для транспортировки источника звука OED-KOFR.

11. Усилитель мощности со встроенным генератором OED-PA360 (для источника звука серии OED-SP) - 1 шт.

12. Ударная машина УМ-10 (для измерения изоляции ударного шума) - 1 шт. 

13. DIN-DIN-RF. Комплект из двух радиомодулей ЭКО-AIR для удалённого управления ударной машиной УМ-10 и усилителем мощности  OED-PA360 с помощью Экофизики - 1 шт.

Всенаправленный источник OED-SP360 применяется для акустического возбуждения помещений при измерениях звукоизоляции.
Дополнительно может оснащаться усилителем мощности со встроенным генератором OED-PA360, штативом, транспортировочным кофром.

 Технические характеристики

Номинальная мощность 300 Вт (600 Вт пик)
Импеданс  6 Ом
Частотный диапазон  100 Гц - 10000 Гц
Направленность близкая к сферической
Масса (без упаковки) не более 15 кг

Транспортировочный кофр для всенаправленного источника звука

OED-KOFR - это жесткий транспортировочный кейс для всенаправленного источника (додекаэдра) OED-SP360. Кейс укомплектован ложементом для источника. Вместе с источником звука в кейсе может переносится соединительный кабель к усилителю-генератору. Кейс имеет систему запора крышки и складные ручки.

Применение кейса:  для обеспечения сохранности при транспортировки додекаэдра OED-SP360.

Усилитель мощности со встроенным генератором OED-PA360

Усилитель-генератор  предназначен для работы со всенаправленным источником звука OED-SP, применяемым для исследования акустики помещений и измерения звукоизоляции. Устройство объединяет в себе функции генератора специальных сигналов и двухканального усилителя мощности.

Усилитель смонтирован в герметичном чемодане. В комплект поставки входит устройство дистанционного управления.

Питание усилителя-генератора осуществляется от сети переменного тока напряжением 160-240 В.

Возможна организация автономного питания, например, от автомобильного аккумулятора. В этом случае следует использовать инвертор мощностью не менее 1 кВт.

Пользователь может также управлять генератор-усилителем вручную или дистанционно.

Ручное управление осуществляется переключателями на панели усилителя.

Дистанционное управление может осуществляться с помощью индикаторного блока приборов Экофизика-110А (Белая) или с помощью компьютера.

 

Технические характеристики

Выходная мощность 2 х 200 Вт, 6 Ом
Частотный диапазон 20 Гц - 20 кГц (6 Ом)
Входы усилителя прямой аналоговый вход (разъём BNC), цифровой вход (внешняя аудиокарта) - подключение по USB
Встроенный генератор белый, розовый, розовый октавный (125 Гц ... 4000 Гц),
розовый третьоктавный (100 – 5000 Гц) -  доступен только в режиме дистанционного управления
Дистанционное управление
  • через адаптер DIN-RF (разъем RCU-RF): управление по радиоканалу от ИИБ ЭКОФИЗИКА-110А (Белая), Экофизика-111, Экофизика-114 или компьютер;
  • через адаптер ЭКО-DIN-DOUT (разъем RCU-L): кабельное соединение с компьютером.
Регулировка уровня 0 дБ, -3 дБ, -10 дБ, -20 дБ, …, -40 дБ
Внешний сигнал
  • сигнал со входного разъема BNC передается на оба выходных канала;
  • частотный диапазон от 20 Гц до 20 кГц;
  • размах напряжения: +/- 1 В;
  • внутреннее входное сопротивление 10 кОм
Питание 220В AC
Масса  4,7 кг

Технические характеристики ударной машины УМ-10

Соответствие стандартам ГОСТ 27296-2012 (п.6.2), ГОСТ Р ИСО 10140-5-2012 (Приложение Е)
Количество молотков 5
Масса молотка 500  г (±6 г)
Частота ударов 10 Гц  (-0,4 Гц; +0,5 Гц)
Скорость падения молотков соответствует нормируемому количеству движения (в пределах точности 1,25%) молотка массой 500 г при падении с высоты 40 мм 
Питание сеть переменного тока 50 Гц, 180-240 В
Габаритные размеры 537 х 230 х 345 мм (в собранном виде); 555 х 220 х 330 мм (в сумке-кофре)
Масса до 16 кг (в собранном виде);  до 19 кг  (в сумке-кофре)
Диапазон рабочих температур +5 …+40 °С

 

Многоканальные измерения с применением блока Октафон-М

Приборы Экофизика-110А в исполнении HF и Экофизика-110В позволяют проводить одновременные многоканальные измерения акустических характеристик. Для одновременного измерения шумовых характеристик по 2-4 каналам могут использоваться две принципиальные схемы подключения микрофонов и предусилителей к BNC-входам (IEPE) индикаторных блоков Экофизика-110В и Экофизика-110А (HF): 

  • Прямое подключение ICP/IEPE микрофонных предусилителей к IEPE входам (только для преполяризованных микрофонов); 
  • Подключение через микрофонный блок питания Октафон-М (рекомендуемое).

Примечание. Экофизика-110А (HF) имеет отдельный микрофонный вход для прямого подключения одного микрофонного предусилителя.

Сравнительные характеристики этих двух способов подключения нескольких микрофонов приведены ниже.

 

Прямое подключение
IEPE- предусилителей

Подключение через микрофонный блок питания Октафон-М
Применяемые микрофонные предусилители
  • P410
  • Р200
  • P110
Применяемые микрофонные капсюли

Только преполяризованные

 

  • MP201 или аналоги

Как преполяризованные, так и требующие внешней поляризации 200 В

  • МК-265, ВМК-205 и аналоги
  • МК-233, М-201 и аналоги
  • МК301 и аналоги
  • MP201
Возможная длина соединительных кабелей до 10 метров до 30 метров
Возможность измерения уровней звукового давления в слышимом диапазоне по 2-4 каналам Да Да
Возможность измерения инфразвука Нет Да

Подключение микрофонов через блок питания Октафон-М реализуется следующим образом:

  1. Микрофонные капсюли устанавливаются на стандартные микрофонные предусилители.
  2. Предусилители подключаются к микрофонному блоку питания Октафон-М. Длина соединительных кабелей может быть от 0,5 до 30 метров.
  3. Блок питания Октафон-М обеспечивает подачу питания на предусилители и подачу напряжения поляризации 200В (отключаемая опция). Выходы блока питания Октафон-М имеют разъём BNC.
  4. Для подключения блока Октафон-М к ICP/IEPE-входам приборов Экофизика-110А или Экофизика-111В используется адаптер прямого входа ЭКВ-110-3.

При подключении микрофонов через блок питания Октафон-М в разных измерительных режимах обеспечивается измерение следующих акустических параметров.

Прибор, исполнение Режим Измеряемые и регистрируемые параметры

Экофизика-110А,

исполнение  HF

 Анализ-4-LF

Уровни звукового давления (УЗД) в 1/3-октавных полосах в диапазоне 0,8-160 Гц.

Общие уровни инфразвука, одновременное измерение по 4-м каналам (фильтр FI)
Анализ-4-HF

УЗД в 1/3-октавных полосах в диапазоне 25-10000 Гц по трём каналам и 25-40000 Гц по четвёртому каналу.

Индикация уровня звука по 4-м каналам (прибор не является 4-х канальным шумомером утверждённого типа)
Анализ-4-EF УЗД в 1/3-октавных полосах в диапазоне 0,8 Гц - 10 кГц по 4-м каналам
Регистр. 4Kх96кГц

Регистрация сигнала по 4-м каналам с темпом записи 96 кГц.

Измеряемых параметров нет

Экофизика-110А,

исполнение  HF (Белая)

 MXYZ: 1/3окт

УЗД в 1/3-октавных полосах в диапазоне 0,8 Гц - 20 кГц по четырём каналам.

Экранные коррекции (для каждого из каналов):

УЗД в 1/1-октавных полосах в диапазоне 1 Гц - 16 кГц;

УЗД в 1/3-октавных полосах частот, взвешенные по А;

Энергетическая сумма УЗД в 1/3-октавных полосах в задаваемом диапазоне
MXYZ: БПФ-4 БПФ спектры звукового давления по 4-м каналам
Регистратор

Регистрация сигнала по 1-4 каналам с настраиваемым темпом записи.

Измеряемых параметров нет
Экофизика-110В Анализ-3-EF УЗД в 1/3-октавных полосах в диапазоне 0,8 Гц - 10 кГц по 3-м каналам
Анализ-3-LF

УЗД в 1/3-октавных полосах в диапазоне 0,8-160 Гц.

Общие уровни инфразвука, одновременное измерение по 4-м каналам (фильтр FI)

Экофизика-111В

 

 

Экофизика-110В,

исполнение (Белая)

 XYZ:1/3окт

УЗД в 1/3-октавных полосах в диапазоне 0,8 Гц - 20 кГц по трём каналам.

Экранные коррекции (для каждого из каналов):

УЗД в 1/1-октавных полосах в диапазоне 1 Гц - 16 кГц;

УЗД в 1/3-октавных полосах частот, взвешенные по А;

Энергетическая сумма УЗД в 1/3-октавных полосах в задаваемом диапазоне
XYZ:БПФ-3 БПФ спектры звукового давления по 3-м каналам
Регистратор

Регистрация сигнала по 1-3 каналам с настраиваемым темпом записи.

Измеряемых параметров нет
Информация о блоке питания ОКТАФОН-М