Karakteristike buke · 2014-04-02 · frekvencijski sadržaj – promene u funkciji frekvencije,...
90
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ SREDINI MASTER AKADEMSKE STUDIJE Copyright Momir Praščević Karakteristike buke Osnovne karakteristike buke su: nivo buke, frekvencijski sadržaj – promene u funkciji frekvencije, vremenska zavisnost – promene u funkciji vremena. Određuju se merenjem karakterističnih veličina buke u amplitudnom i frekvencijskom domenu. Potpune i tačne informacije neophodne su za: sprovođenje osnovnih procedura upravljanja bukom, ocenu stanja nivoa buke, procenu štetnog dejstva buke na čoveka.
Transcript of Karakteristike buke · 2014-04-02 · frekvencijski sadržaj – promene u funkciji frekvencije,...
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Karakteristike buke
Osnovne karakteristike buke su:
nivo buke,
frekvencijski sadržaj – promene u funkciji frekvencije,
vremenska zavisnost – promene u funkciji vremena.
Određuju se merenjem karakterističnih veličina buke u
amplitudnom i frekvencijskom domenu.
Potpune i tačne informacije neophodne su
za:
sprovođenje osnovnih procedura
upravljanja bukom,
ocenu stanja nivoa buke,
procenu štetnog dejstva buke na čoveka.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Karakteristike buke (+)
Od karakteristika buke zavisi izbor:
odgovarajuće merne procedure,
mernog parametra,
merne opreme.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi buke
Tip buke određuje:
frekvencijski spektar buke,
vremenska zavisnost buke.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi buke (+)
Prema vremenskom toku, razlikuju se sledeće vrste buke:
nepromenljiva (ujednačena) buka,
promenljiva buka,
isprekidana buka,
impulsna buka
izolovani impulsi buke
kontinualno promenljiva buka,
kvazi-impulsna buka
Prema izgledu frekvencijskog spektra:
širokopojasna buka,
uskopojasna buka
diskretan ton (tonalna buka).
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenski tok buke
Nepromenljiva (ujednačena) buka - buka sa malim
kolebanjima nivoa (do 5dB kod dinamike pokazivanja
SLOW).
Za određivanje nivoa buke dovoljno je merenje A-nivoa buke
koje traje nekoliko minuta.
dB(A)5 minmax ASAS LL
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenski tok buke (+)
t
Lp Promenljiva buka
Kontinualno promenljiva buka - buka sa većim
kolebanjima nivoa (više od 5dB kod dinamike pokazivanja
SLOW).
Za određivanje nivoa buke potrebno je merenje
ekvivalentnog nivoa buke u dužem vremenskom intervalu.
dB(A)5 minmax ASAS LL
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenski tok buke (+)
Isprekidana buka – buka izvora koji radi u ciklusima, gde
nivo buke veoma brzo raste i opada na nivo osnovne buke,
nekoliko puta u toku vremena posmatranja. Vreme u kome
je nivo ujednačen i različit od nivoa osnovne buke je reda 1s
i više.
Za određivanje nivoa buke potrebno je merenje SEL-a za
svaki ciklus rada izvora.
t
L p Isprekidana buka
sTT
TL
i
L
eqiAE 1101010 0
0
10 ,loglog
.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenski tok buke (+)
Impulsna buka - buka kod koje se pojavljuje jedan ili više
brzo rastućih impulsa čije je trajanje manje od 1s.
Impulsivnost buke se određuje na osnovu razlike merenja nivoa
buke sa različitim vremenskim karakteristikama instrumenta.
t
L p Impulsna buka
LAImax - LAFmax
sTT
TnLL AEeq 11010 0
0
,loglog
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenski tok buke (+)
Izolovani impulsi buke – buka čiji se nivo jedanput ili više
puta kratkotrajno jasno podiže (najmanje 10dB kod dinamike
pokazivanja FAST) iznad osnovnog nivoa. Interval između
pojedinačnih impulsa je veći od 0.2s.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenski tok buke (+)
Kvazi-impulsna buka – Niz impulsa buke slične amplitude
sa intervalima između impulsa kraćim od 0.2s.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Frekvencijski spektar buke
Širokopojasna buka - buka sa približno ravnomernom
raspodelom zvučne energije u širem frekvencijskom opsegu
(više susednih oktava). Spektar je u opštem slučaju ravan i
kontinualan iako može odstupati od ravnog spektra.
Za određivanje nivoa buke dovoljno je izvršiti frekvencijsku
analizu primenom oktavnih filtra.
Širokopojasna buka
Lp
f
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Frekvencijski spektar buke (+)
Uskopojasna buka - buka čija je zvučna energija sadržana
u užem frekvencijskom opsegu (jedna oktava ili manji broj
terci);
Za određivanje nivoa buke potrebno je izvršiti frekvencijsku
analizu primenom tercnih filtra
Uskopojasna buka
Lp
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Frekvencijski spektar buke (+)
Diskretan ton - Peridična promena zvučnog pritiska koja
daje subjektivni osećaj visine tona.
čista sinusna promena
- čist ton
nesinusoidalna promena
pikovi na osnovnoj
frekvenciji i
harmonicima
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Frekvencijski spektar buke (+)
Tonalna buka - buka koja sadrži veći deo zvučne energije
na diskretnim frekvencijama.
Za određivanje nivoa buke potrebno je izvršiti frekvenci-
jsku analizu primenom filtra sa užim propusnim opsegom
od jedne terce.
Tonalna buka
Lp 5dB
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Merni instrumenti
Merni instrumenti se mogu podeliti u tri velike grupe:
analogni,
digitalni,
zasnovani na softverskom rešenju.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Merni instrumenti (+)
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Merni instrumenti (+)
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Merni instrumenti (+)
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Merni instrumenti (+)
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Merni lanac
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Opšta struktura mernih instrumenata:
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Osnovne karike mernog lanca
Osnovne karike mernog lanca su:
Pretvarač - pretvara zvučne oscilacije u električni signal.
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretpojačavač - pojačava električni signal na izlazu
pretvarača.
Težinske krive - ponderišu signal u frekvencijskom
domenu (A, B, C, D ili Lin).
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Osnovne karike mernog lanca (+)
Osnovne karike mernog lanca su:
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Detektor - određivanje energetski srednje vrednosti
signala.
Rezultat merenja i analize buke - displej instrumenta ili
neki drugi izlazni uređaj
Filtri - analiza signala u frekvencijskom domenu
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Kondenzatorski mikrofon
Najznačajnija karika – pretvarač.
Kondenzatorski mikrofon se najčešće koristi zbog svojih
stabilnih i pouzdanih karakteristika u širokom frekvencijskom
području
Vrste pretvarača:
ugljeni mikrofoni,
elektrodinamički mikrofoni,
elektrostatički mikrofoni,
kondenzatorski mikrofoni,
kristalni mikrofoni i
specijalni mikrofoni
(hidrofoni...)
Izbor pretvarača u mnogome određuje preciznost merenja.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Kondenzatorski mikrofon (+)
Membrana i nepokretna ploča čine kondenzator sa
vazduhom kao dielektrikom.
tanka metalna membrana,
zaštitna
rešetkamembrana
nepokretna
ploča
izlazni vod
zaštitna
rešetkamembrana
nepokretna
ploča
izlazni vod
Konstrukcija:
zaštitna rešetka,
nepokretna konusna ploča i
izlazni vod.
Izlazni vod omogućuje prenos signala na pretpojačavač.
Membrana je od spoljnjih oštećenja zaštićena zaštitnom
rešetkom.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Kondenzatorski mikrofon (+)
Zvučni talasi pomeraju membranu.
Za pravilan rad
mikrofona
naelektrisanje
nepokretne ploče se
mora održavati
konstatnim
Menja se rastojanje između membrane i nepokretne ploče.
Menja se kapacitivnost kondenzatora.
Na izlazu se dobija električni signal promenljivog napona.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi mikrofona
Polarizovani kondenzatorski mikrofon – naelektrisanje
se obezbeđuje dodatnim jednosmernim naponom za
polarizaciju (obično 200V).
Pretpolarizovani kondenzatorski mikrofon – konstano
naelektrisanje se smešta na nepokretnu ploču.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi mikrofona (+)
Nedostatak: skupa proizvodnja
i veća cena u odnosu na
klasične mikrofone.
Prednost pretpolarizovanih mikrofona: ne zahteva dodatni
napon polarizacije - manja potrošnja baterija.
cena udobnost
polarizovani pretpolarizovani
PULSE
12CH
2250
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi mikrofona (+)
Pretpolarizovani mikrofoni obeleženi.
Napon polarizacije mora biti pravilno izabran
Pogrešnim izborom napona polarizacije mikrofon se ne
može oštetiti ali merenje neće biti validno.
za polarizovane mikrofone 200V,
za pretpolarizovane 0V.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona
Različite veličine: 1", ½", ¼" i 1/8" za različite namene.
Karakteristike mikrofona:
osetljivost,
frekvencijski opseg primene,
dinamički opseg primene,
karakteristika usmerenosti
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
Osetljivost mikrofona zavisi od veličine.
osetljivost otvorenog kola 50mV/Pa
4189
][
][]/[
Pap
VEPaVs
PamV
PamVsdBS
/
]/[log][
120
][./
/.log dB
PamV
PamVS 127
1
34320 ]/[. PamVs 343
Ista pobuda (zvučni pritisak) - različit izlaz (napon).
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
Mikrofoni većeg poprečnog preseka daju veći izlazni napon.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
Mikrofoni manjeg poprečnog preseka imaju stabilne
karakteristike u širem frekvencijskom opsegu.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
Dinamički opseg mikrofona između:
praga izobličenja (nivo kada dolazi do izobličenja
signala) praga šuma (nivo kada električni šum pretpojačavača i
termalni šum mikrofona utiče na merenje)
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
Veći mikrofoni - niži prag šuma.
Merenje nižih nivoa – veći mikrofoni.
Manji mikrofoni - veći prag izobličenja
Merenje viših nivoa – manji mikrofoni.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
½" mikrofon je najčešće koristi za merenje buke.
Radni opseg:
15dB 146dB.
2.6Hz 20kHz
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
Mikrofoni ne reaguju podjednako kada zvuk dolazi iz
različitih pravaca.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Izbor veličine mikrofona (+)
Na niskim frekvencijama Brüel&Kjær su potpuno neusmereni.
Na visokim frekvencijama osetljivost mikrofona se smanjuje za
zvuk koji dolazi iza mikrofona.
Merači utiču na karakteristiku direktivnosti mikrofona,
naročito na visokim frekvencijama.
Najmanji merni
mikrofoni (1/4" i 1/8")
imaju najbolju
neusmerenu
karakteristiku u audio
opsegu.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i tip zvučnog polja
Mikrofoni se mogu podeliti na:
"random incidence" mikrofone
"free field" mikrofone
"pressure" mikrofone
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i tip zvučnog polja (+)
Free field mikrofoni imaju ravnu frekvencijsku karakteristiku
osetljivosti za slobodno zvučno polje kada je mikrofon u
polju.
Mikrofon se usmerava ka pravcu dolaženja zvuka.
Kompenzira remećenje zvučnog polja i povećanje zvučnog
pritiska na mestu mikrofona zbog efekta interferencije i
difrakcije.
Rezultat merenja odgovara zvučnom pritisku koji bi postoji u
zvučnom polju bez mikrofona.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i tip zvučnog polja (+)
Merenje buke na otvorenom prostoru (može se koristiti i u
zatvorenom prostoru ako su refleksije male).
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i tip zvučnog polja (+)
Pressure mikrofoni imaju ravnu frekvencijsku karakteristiku
osetljivosti za slobodno zvučno polje sa mikrofonom u
zvučnom polju.
Ne kompenziraju remećenje zvučnog polja.
U slobodnom zvučnom polju mikrofon se usmerava pod
uglom od 90 u odnosu na pravac zvučnih talasa.
Pokazuju stvarni zvučni pritisak u zvučnom polju kada se u
njemu nalazi mikrofon.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i tip zvučnog polja (+)
Merenje u zatvorenim malim prostorima (veštačko uvo).
Merenje na površinama gde se mikrofon montira tako da je
membrana u ravni sa izabranom površinom
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i tip zvučnog polja (+)
Podjednako reaguju na zvučne talase koji dolaze iz različitih
pravaca.
U slobodnom zvučnom polju orijetiše se pod uglom 7080
u odnosu na pravac prostiranja zvuka.
Random incidence mikrofoni imaju ravnu frekvencijsku
karakteristiku osetljivosti za difuzno zvučno polje sa
mikrofonom u zvučnom polju.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i tip zvučnog polja (+)
Merenje u zatvorenom prostoru.
Merenje na otvorenom prostoru kada zvučno polje generiše
više zvučnih izvora,
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i okruženje
Mikrofoni se koriste u različitim okruženjim, gde vlažnost,
temeperatura i strujanje vazduha mogu uticati na preciznost
merenja.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i okruženje (+)
Strujanje vazduha može prouzrokovati turbulenciju vazduha
oko mikrofona koja izaziva dodatno pokretanje membrane.
Štitnici od poliuretanskih masa se koriste za sprečavanje
uticaja strujanja vazduha.
Dodatno štite mikrofon od prljavštine i slabih padavina.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i okruženje (+)
Pomeranje mikrofona iz hladnog u toplo okruženje dovodi do
kondenzacije i električnog pražnjenja i oštećenja mikrofona.
U veoma vlažnom okruženju koriste se specijalni umetci za
smanjenje vlage apsoprcijom.
Obavezno korišćenje
štitinika.
Nakon promene okruženja sačekati aklimatizaciju mikrofona.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Mikrofoni i okruženje (+)
Za merenja na otvorenom prostoru koriste se štitinici od kiše,
uređaji sa smanjenje vlage i sprečavanje sletanja ptica.
Mikrofoni se montiraju vertikalno.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Frekvencijska analiza
Ukupni nivo buke - informacija o ukupno generisanoj energiji
izvora buke.
Taj podatak nije dovoljno indikativan za:
definisanje načina generisanja buke i
određivanje sklopova složene strukture izvora koja
generiše najveći deo energije.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Frekvencijska analiza nivoa buke - nivo komponenti složenog
signala na različitim frekvencijama.
Rezultat - frekvencijski spektar.
Frekvencijska analiza
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Pojasna analiza
Za frekvencijsku analizu nivoa buke uglavnom se koristi
pojasna frekvencijska analiza:
propuštanje električnog signala kroz filtre
filtar propušta samo deo signala što zavisi od propusnog
opsega i centralne frekvencije filtra,
rezultat - ukupna energija
buke u propusnom opsegu
filtra.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Idealni filtar
slabljenje
slabljenje
slabljenje
slabljenje
Propušta bez slabljenja deo signala unutar propusnog
opsega filtra.
Van propusnog opsega komponente se potuno oslabljuju.
12 ffB
Propusni opseg - razlika gornje granične frekvencije, f2, i
donje granične frekvencije propusnog opsega, f1:
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Realni filtar
U propusnom opsegu nema ravnu karakteristiku već je ona
talasasta.
Propušta i frekvencije van propusnog opsega, ali su amplitude
tih komponenti dosta oslabljenje
slabljenje
slabljenje
slabljenje
slabljenje
12 ffB
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi pojasnih filtara
Dva tipa pojasnih filtara:
filtri sa konstantnom širinom propusnog opsega,
filtri sa procentualno konstantnom širinom propusnog
opsega (CPB). slabljenje
3dB0dB
slabljenje
3dB0dB
slabljenje
3dB0dB
slabljenje
3dB0dB
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
CPB filtri
Širina propusnog opsega definisana je određenim procentom
centralne frekvencije:
Propusni opseg filtra širine y% određen je kao:
100
%% 0fy
yB
Širina propusnog opsega se
povećava sa povećanjem
centralne frekvencije, f0.
Centralna frekvencija – geometrijska sredina:
210 fff
Za merenje buke uglavnom se koriste CPB filtri a rezultati
prikazuju na logaritamskoj frekvencijskoj skali.
Linearna frekvencijska skala
Logaritamska frekvencijska skala
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi CPB filtara
Za frekvencijsku analizu buke najčešće se koriste CPB filtri
čija je širina jednaka:
širini oktave, ili
terce (1/3 oktave).
Oktavni filtar je pojasni filtar sa najširim propusnim opsegom:
širina - 70% centralne frekvencije.
gornja granična frekvencija dvostruko veća od donje
granične frekvencije filtra.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi CPB filtara (+)
Tercni filtar je pojasni filtar:
širina - 1/3 širine propusnog opsega oktavnog filtra, ili
23% centralne frekvencije
gornja granična frekvencija je 1.26 puta veća od donje.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Tipovi CPB filtara (+)
Tri susedna tercna filtra = jedan oktavni filtar.
Centralna frekvencija oktavnog filtra = centralnoj frekvenciji
središnje terce.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Standardizovane oktave i terce
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Rezultat oktavne i tercne analize
Oktavni (tercni) spektar.
Rezultat - energetska suma svih komponentu u okviru
oktave (terce).
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Serijska analiza, tip 1
Sukcesivno propuštanje signala kroz skup filtra različitih
fiksnih centralnih frekvencija.
Centralne frekvencije su projektovane tako da svi filtri
zajedno pokrivaju ceo frekvencijskim opseg.
Signal iz pretvarača paralelno se dovodi na
ulaz svih filtra
Detektor signala se
sukcesivno povezuje
na izlaze različitih
filtra uglavnom ručnim
menjanjem aktivnog
filtra.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Serijska analiza, tip 1
Rezultat analize - komponenta spektra na odgovarajućoj
centralnoj frekvenciji filtra.
U jednom trenutku samo jedan filtar aktivan - analiza traje
dugo.
Za preciznu analizu neophodno je da
buka odgovara tipu nepromenljive
buke.
Nije moguće sprovesti analizu u
realnom vremenu
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Serijska analiza, tip 2
Koristi se jedan filtar čija se centralna frekvencija menja.
Promenom centralne frekvencije prekriva se ceo
frekvencijski opseg.
Rezultat analize je kontinualni spektar.
Analiza traje dugo.
f0
Ne omogućama analizu u realnom
vremenu.
Za preciznu analizu neophodno je da
buka odgovara tipu nepromenljive
buke.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Paralelna analiza
Koristi se grupa filtara različitih centralnih frekvencija.
Signal iz pretvarača istovremeno se propušta kroz sve filtre
Paralelna analiza je veoma brza.
Nije neophodno da signal bude
stacionaran u vremenu.
Rezultat analize je frekvencijski
spektar dobijen analizom istog
segmenta signala na svim centralnim
frekvencijama filtra.
Analiza se vrši u realnom vremenu.
Zajedno prekrivaju ceo frekvencijski opseg.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Detektor signala
Signal na izlazu filtra ili sekcije težinskih krivih je vremenski
promenljiv signal. i kao takav vodi se na ulaz detektora
signala.
Dovodi se do detektora signala - poslednja kariku pre
izlaznog sistema za prikaz rezultata.
Pretvara č Pretpoja č ava č Te ž inske krive Detektor
Filtri
Sistem za analizu signala
Detektor
Pretvara č Pretpoja č ava č Te ž inske krive Detektor
Filtri
Sistem za analizu signala
Detektor
Pretvara č Pretpoja č ava č Te ž inske krive Detektor
Filtri
Sistem za analizu signala
Detektor
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
RMSp
srp
peak)(tp
t
RMSp
srp
peak)(tp
t
Signal na ulazu detektora
Signal na ulazu detektora (trenutna vrednost zvučnog
pritiska) - promenljiv talasni oblik.
Brze promene ne može da prati kazaljka (digitalni ekran)
instrumenta a ni merioc.
Amplituda signala se veoma brzo menja.
Srednja vrednost signala u dužem vremenskom intervalu je
jednaka nuli.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Zadatak detektora
Konvertovanje vremenski promenljivog signal u signal čije će
vremenske promene biti sporije i koje se mogu pratiti na
ekranu instrumenta.
Rezultat primene detektora
RMS vrednost analiziranog sinala,
srednju vrednost RMS signala u mernom intervalu,
logaritamska vrednost RMS (očitavanje u decibelima).
RMS signal na izlazu detektora je takođe vremenski
promenljiva veličina.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Efektivna vrednost - RMS
Efektivna vrednost zvučnog pritiska je srazmerna
kvadratu zvučnog pritiska (energiji zvučnog signala).
dttpT
pT
rms 0
21)(
prms – efektivna vrednost zvučnog pritiska,
p(t) – trenutna vrednost zvučnog pritiska
T – vremenski interval usrednjavanja signala
RMS vrednost je različita od nule.
RMS prostoperiodičnog signala je 2
Aprms
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
RMS detektor
U detektoru signala vrši se:
kvadriranje trenutne vrednosti signala - trenutna
snaga signala,
integracija u definisanom vremenu usrednjavanja -
srednja vrednost,
kvadratni koren srednje vrednosti,
izlazna vrednost se može konvertovati u dB
vrednost.
dttpT
pT
rms 0
21)(
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
RMSp
srp
peak)(tp
t
RMSp
srp
peak)(tp
t
Ostale veličine
srednja vrednost,
vršna (peak), odnosno maksimalna trenutna vrednost.
dttpT
pT
0
1)(
RMS2PEAK Prostoperiodični signal:
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive
Efektivna vrednost zvučnog pritiska je takođe vremenski
promenljiva veličina – crvena linija na dijagramu.
Promene su manje.
Brzina promene zavisi od izabrane vremenske ponderacione
(težinske) krive.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive (+)
Vreme odziva treba da bude:
dovoljno kratko, kako bi dobili uvid u vremenske
promene zvučnog polja.
dovoljno dugo, kako bi izmerena vrednost bila što
približnija teorijskoj vrednosti energije signala,
Težinska kriva određuje vreme odziva (reakcije) detektora na
signal koji se dovodi na ulaz detektora.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive (+)
slow karakteristika, =1s
Vremenske konstante reakcije
fast karakteristika, =125ms
impulse karakteristika, =35ms
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive (+)
Ako zvučni signal traje dovoljno dugo sve tri krive daju istu
vrednost nakon nekog vremena.
Najbrže reaguje detektor sa impulsnom krivom.
Sadržaj detektora sa
fast krivom se najbrže
prazni - najbolje prati
brze promene priti-
ska.
Najsporije se prazni sadržaj detektora - ne može
odmah da reaguje na sledeći zvučni događaj.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive (+)
Ako zvučni signal traje veoma kratko impulsna kriva daje
najpribližniji opis, odnosno najbolje prati promene zvučnog
pritiska.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive (+)
Merenje slow karakteristikom:
maskira kratkotrajne impulsne pojave u signalu
olakšava očitavanje RMS vrednosti,
promene na displeju su sporije i mogu da se prate.
Primenjuje kada su promene nivoa buke brze i veće od 4dB,
što onemogućava praćenje i procenu RMS vrednosti.
Nedostatak: ne prati dobro trenutne promene zvučnog
pritiska.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive (+)
Merenje fast karakteristikom:
omogućava praćenje relativno brzih promena signala,
otežava određivanje RMS vrednosti za ceo signal,
otežava praćenje promena na displeju instrumenta .
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Vremenske ponderacione krive (+)
Uglavnom se primenjuje fast karakteristika, ali ako se signal
suviše brzo menja i onemogućava jasno očitavanje i praćenje
promena, tada se može koristiti i slow karakteristika
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata
Ponderacione frekvencijske krive X (A, C, Z).
Ponderacione vremenske krive Y (F, S, I).
LXY(SPL) - Maksimalni nivo efektivne vrednosti (RMS) u
prethodnoj sekundi.
LAF(SPL)
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata (+)
Ponderacione frekvencijske krive X (A, C, Z).
Ponderacione vremenske krive Y (F, S, I).
LXYmax (MAXL) - Maksimalna vrednost LXY(RMS) u
mernom intervalu.
LAF(SPL)
LXYmin (MINL) - Minimalna vrednost LXY(RMS) u mernom
intervalu.
LAFmax=82.4dB(A)
LAFmin=76.0dB(A)
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata (+)
Ponderacione frekvencijske krive X (A, C, Z).
Ponderacione vremenske krive Y (F, S, I).
LXY (INST, LXY(INST)) - Trenutna RMS vrednost poslednjeg
uzorka u prethodnoj sekundi.
LAF 78.3 74.8 76.0 73.1 80.1 77.5 79.0
2260
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata (+)
Ponderacione frekvencijske krive X (A, C, Z).
Ponderacione vremenske krive Y (F, S, I).
LX,pk (Peak), PEAK - Vršna (PEAK) vrednost u prethodnoj
sekundi.
LApk(Peak) 85.1 82.4 80.1 81.3 84.9 83.2 84.5
2260
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata (+)
Ponderacione frekvencijske krive X (A, C, Z).
Ponderacione vremenske krive Y (F, S, I).
LXpeak (MaxP, LX,pk(MaxP)) - Vršna (PEAK) vrednost u
celom mernom intervalu.
85.1 82.4 80.1 81.3 84.9 83.2 84.5
2260
LApk(Peak)
LA,pk(MaxP)=85.1dB(A)
LC,peak 2250
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata (+)
LAeq - ekvivalentni nivo buke (crvena linija)
Pri merenju ekvivalentnog nivoa buke u početku su promene
znatno veće, dok se kasnije nivo stabilizuje.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata (+)
Kumulativna raspodela
Raspodela nivoa
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Prikazivanje rezultata (+)
Spektar buke
LZ [dB]
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Kalibracija mernog lanca
Pre svakog merenja neophodno je izvršiti kalibraciju
mikrofona i instrumenta zajedno.
Kalibracijom se:
proverava funkcija mernog sistema od mikrofona do
sistema za indikaciju
obezbeđuje pouzdanost i preciznost merenja.
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Pretvarač Pretpojačavač Težinske krive Detektor
Filtri
IZLAZ
Sistem za analizu signala
Detektor
Ukupni nivo
Frekvencijski
spektar
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Pistonfon
Pistonfon proizvodi nivo od 124dB na frekvenciji
od 250Hz, sa tačnošću od 0.2dB.
Kalibracija je zavisna od primenjene težinske krive.
Ako se pri kalibraciji koristi A-težinska kriva
instrument treba da pokaže:
124dB-8.6dB=115.4dB(A)
jer je 8.6dB slabljenje A-
težinske krive na 250Hz.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Kalibrator zvuka
Kalibrator zvuka proizvodi nivo od 94dB na
frekvenciji od 1000Hz, sa tačnošću od 0.25dB,
Kalibracija je nezavisna od primenjene težinske
krive.
Merenje buke BUKA U ŽIVOTNOJ
SREDINI
MASTER
AKADEMSKE STUDIJE
Copyright
Momir Praščević
Postupak kalibracije
Mikrofon se smešta u otvor na kalibratoru.
Kalibrator se uključuje.
Podešava se očitavanje na indikatoru instrumenta u skladu
sa:
Kalibracija se sprovodi pre i posle izvršenih merenja nivoa
buke.
nivoom i frekvencijom kalibracionog
signala
primenjenom težinskom krivom.
