Международный договор
Государственный стандарт от 01 января 1999 года № ГОСТ 30457-97

Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума на основе интенсивности звука. Измерение в дискретных точках. Технический метод

Утвержден
Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации
21 ноября 1997 года,
Государственным комитетом Российской Федерации по стандартизации и метрологии
28 апреля 1998 года
Разработан
Техническим комитетом 358 «Шум машин»
01 января 1999 года
    Предисловие
    1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации № 358 «Шум машин» при финансовой поддержке фирм: АСМ+, Октава+ и С-Инструментс
    2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 12-97 от 21 ноября 1997 г.)
    За принятие проголосовали:
    Наименование государства Наименование национального органа по стандартизации
    Азербайджанская Республика Азгосстандарт
    Республика Армения Армгосстандарт
    Республика Белоруссия Госстандарт Белоруссии
    Республика Казахстан Госстандарт Республики Казахстан
    Киргизская Республика Киргизстандарт
    Российская Федерация Госстандарт России
    Республика Таджикистан Таджикгосстандарт
    Туркменистан Главная государственная инспекция Туркменистана
    Республика Узбекистан Узгосстандарт
    Украина Госстандарт Украины
    Молдова Молдова-Стандарт

    (Поправка. ИУС 5-2009 г.)
    3 Настоящий стандарт, за исключением 1, 2, 3.1, 3.2, 4.3, 5.1.2, 5.3, 6.1, 8.1, 8.3, 9.3, 10.6, Б.1.1, Б.1.2, Б.1.3, В, Г, представляет собой аутентичный текст ИСО 9614-1-93 «Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума на основе интенсивности звука. Измерение в дискретных точках»
    4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 28 апреля 1998 г. № 159 межгосударственный стандарт ГОСТ 30457-97 (ИСО 9614-1-93) введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 1999 г.
    5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
    Введение
    Определение уровня звуковой мощности источника шума на основе измерения уровня интенсивности звука рекомендуется в следующих случаях:
    а) необходимость проведения измерений в условиях эксплуатации (большие размеры источников шума, влияние обрабатываемого продукта на шум и др.);
    б) высокий уровень шума, создаваемого посторонними источниками.
    Настоящий стандарт полностью соответствует стандарту ИСО 9614-1-93 в части технического (инженерного) метода измерений.
    Дата введения 1999-01-01
    1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
    Настоящий стандарт распространяется на источники звука, расположенные в стационарной среде, не содержащей газовые потоки, воздействующие на акустический зонд для измерения интенсивности звука, и устанавливает метод измерения интенсивности звука в дискретных точках на измерительной поверхности, а также правила вычисления уровня его звуковой мощности.
    2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
    В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ 17187-81 Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний.
    3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ
    В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями.
    3.1 Уровень звукового давления, Lр - логарифм отношения данного звукового давления к опорному звуковому давлению. Уровень звукового давления в децибелах равен двадцати логарифмам этого отношения при основании, равном десяти. Опорное звуковое давление в воздухе равно 20 мкПа.
    3.2 Мгновенная интенсивность звука, I(t) - мгновенный поток звуковой энергии в определенном направлении через поверхность, перпендикулярную к этому направлению, деленный на площадь этой поверхности.
    Это векторная величина, равная произведению мгновенного звукового давления в данной точке на соответствующую мгновенную скорость частиц в этой же точке
    I(t) = p(t)u(t), (1)
    где р(t) - мгновенное звуковое давление в точке;
    и(t) - мгновенная скорость частиц в той же точке;
    t - время, с.
    3.3 Интенсивность звука, I - усредненное по времени значение I(t) в стационарном звуковом поле
    (2)
    где Т - время интегрирования.
    Значение I, взятое со знаком, определяемым выбором положительного направления потока энергии, обозначается I;
    - абсолютное значение интенсивности звука.
    3.4 Нормальная составляющая интенсивности звука, Iп - составляющая интенсивности звука в направлении, перпендикулярном к измерительной поверхности, определяемом единичным вектором нормали n.
    In = In, (3)
    где n - единичный вектор нормали, направленный наружу от измерительной поверхности.
    3.5 Уровень нормальной составляющей интенсивности звука, - логарифмическая мера абсолютного значения нормальной составляющей интенсивности звука , определяемая по формуле
    (4)
    где I0 = 10-12 Вт/м2.
    Выражается в децибелах.
    Если In отрицательна, то также отрицателен (за исключением случая оценки - см. 3.11).
    3.6 Звуковая мощность
    3.6.1 Составляющая звуковой мощности, Рi - усредненный во времени поток звуковой энергии через элемент (сегмент) измерительной поверхности, вычисляется по формуле
    (5)
    где - нормальная составляющая интенсивности звука на измерительной поверхности, в точке i, с учетом знака;
    Si - площадь элемента поверхности, соответствующая точке i.
    3.6.2 Звуковая мощность, Р - полная звуковая мощность, излучаемая источником. Определяется по формулам:
    (6)
    и
    (7)
    где N- число сегментов измерительной поверхности.
    3.6.3 Уровень звуковой мощности, LW - логарифмическая мера звуковой мощности, излучаемой источником. Определяется по формуле
      LW = 10lg{|P|/P0}, (8)

    где |Р| - абсолютное значение мощности источника;
    P0 = 10-12 Вт.
    Уровень звуковой мощности выражается в децибелах. Если значение Р отрицательно, знак минус ставят перед значением уровня в децибелах.

    Примечание - Если значение Р отрицательно, то настоящий стандарт не может быть применен, так как полученное значение не является шумовой характеристикой испытуемого источника шума.


    3.7 Измерительная поверхность - условная поверхность, на которой проводят измерения интенсивности звука, огибающая источник шума или полностью, или в соединении с акустически твердой непрерывной поверхностью. В случаях, когда условная поверхность ограничивается телами с жесткой поверхностью, измерительная поверхность прерывается на соответствующих линиях пересечения.
    3.8 Сегмент (элемент) - часть измерительной поверхности, соответствующая одной точке измерения.
    3.9 Интенсивность звука посторонних источников - вклад в измеренную интенсивность звука от источников, находящихся вне измерительной поверхности (источники, работающие снаружи от объема, ограниченного измерительной поверхностью).
    3.10 Акустический зонд для измерения интенсивности звука - часть системы измерения интенсивности звука, включающая измерительные микрофоны.
    3.11 Показатель давления - остаточной интенсивности звука, - разность между измеренными уровнями Lp и , в случае, когда акустический зонд для измерения интенсивности звука расположен и ориентирован в звуковом поле таким образом, что измеряемая интенсивность звука равна нулю. Выражается в децибелах. Индекс п указывает направление оси акустического зонда.
    (9)
    3.12 Индекс динамической способности Ld в децибелах определяют по формуле
    (10)
    Для технического метода показатель точности K = 10 дБ.
    3.13 Стационарный сигнал
    Для целей данного стандарта, сигнал считают стационарным во времени, если для каждой точки измерения его усредненные по времени характеристики в течение каждого отдельного периода измерения совпадают с характеристиками в той же точке при увеличении периода измерения до значения, необходимого для измерения во всех точках на измерительной поверхности. Периодические сигналы считают стационарными, если время измерения в каждой точке равно, по меньшей мере, десяти периодам.
    (Измененная ред., поправка).
    3.14 Показатели поля от F1 до F4 - см. приложение А.
    4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
    4.1 Размер источника шума
    Размер источника шума не ограничен. Размеры измерительной поверхности определяют, исходя из размеров источника.
    4.2 Характер шума, излучаемого источником
    Шум должен быть стационарным во времени (см. 3.13). В случае прерывистого шума приводят результаты измерения для каждого отдельного интервала времени, в течение которого сигнал можно считать стационарным. Необходимо принять меры по предотвращению измерений при нестационарной работе внешних источников (см. таблицу Б.2 приложения Б).
    4.3 Погрешность измерений
    4.3.1 Максимальные значения погрешностей определения уровней звуковой мощности в полосах частот при обеспечении предписанных методом условий измерений, средств измерений и обязательном выполнении требований к показателям поля F1 - F4 соответствуют приведенным в таблице 1.
    (Измененная ред., поправка).
    Таблица 1 - Погрешности определения уровней звуковой мощности
    Центральные* частоты октавных полос, Гц Центральные* частоты третьоктавных полос, Гц Среднее квадратическое отклонение S**, дБ
    63 - 125 50 - 160 3,0
    250 - 500 200 - 630 2,0
    1000 - 4000 800 - 5000 1,5
    6300 2,5

    * Центральная частота равна корню квадратному из произведения граничных частот рассматриваемой полосы.
    ** Действительное значение уровня звуковой мощности находится в доверительном интервале ±2S (доверительная вероятность 95 %).


    Погрешность определяется методикой измерений, а ее максимально допустимое значение ограничивается значением показателя точности K = 10 дБ (см. 3.12). Эта погрешность не учитывает допуски на номинальные характеристики средств измерения, влияние изменений в установке, креплении и условиях работы источника шума.
    4.3.2 (Исключен, поправка).
    5 АКУСТИЧЕСКИЕ ВНЕШНИЕ УСЛОВИЯ
    5.1 Интенсивность звука посторонних источников
    5.1.1 Интенсивность звука посторонних источников должна быть сведена к минимуму (см. приложение Б и А.2.2 приложения А). Если испытуемый источник может быть выключен, то погрешность измерений, связанная с посторонними источниками, может быть определена по приложению Г.
    5.1.2 Значение показателя F1 (см. приложение А) не должно превышать 0,6 из-за влияния непостоянства интенсивности постороннего шума (см. таблицу Б.2).
    5.2 Влияние ветра, газового потока, вибрации и температуры
    Не следует проводить измерения, когда воздушный поток вблизи акустического зонда не удовлетворяет требованиям, указанным изготовителем зонда. При отсутствии такой информации измерения не проводят, если средняя скорость воздуха вблизи акустического зонда превышает 2 м/с.
    При измерении на открытом воздухе всегда следует применять ветрозащитный экран. Акустический зонд не должен подвергаться вибрации.
    В результаты измерений следует внести поправки на давление и температуру, если это необходимо.
    5.3 Неизменность формы испытательного пространства
    В течение времени проведения испытаний границы испытательного пространства и положения находящихся в нем предметов должны оставаться неизменными. Посторонние предметы, находящиеся вблизи источника, следует удалить.
    6 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ
    6.1 Общие положения
    Прибор, применяемый для измерения интенсивности звука, должен иметь действующий документ о поверке или метрологической аттестации.
    Для каждой полосы частот должно быть указано значение показателя давления - остаточной интенсивности звука.
    6.2 Проверка и калибровка приборов в условиях эксплуатации
    Приборы для измерения интенсивности звука подлежат государственной поверке не реже одного раза в год. Протокол измерений при поверке должен соответствовать 10.3.
    Калибровку измерителя интенсивности звука до и после измерений проводят согласно методике, установленной изготовителем прибора, либо по методике 6.2.1 и 6.2.2.
    6.2.1 Калибровка по уровню звукового давления
    Каждый микрофон в акустическом зонде калибруют по уровню звукового давления при помощи калибратора класса 0 или 1. Предельно допустимая погрешность калибратора ±0,3 дБ.
    (Измененная ред., поправка).
    6.2.2 Калибровка по интенсивности звука
    Помещают акустический зонд на измерительную поверхность, его ось ориентируют по нормали к последней и выбирают точку с максимальным значением интенсивности звука. Измеритель интенсивности звука пригоден для измерений, если разность значений уровней интенсивности звука при установке акустического зонда в направлении на источник звука и в противоположном направлении не превышает 1,5 дБ и интенсивности Iп имеют разные знаки.
    7 УСТАНОВКА И РЕЖИМ РАБОТЫ ИСТОЧНИКА
    Условия установки и режим работы источника должны соответствовать испытательному коду для данного источника. Если испытательный код отсутствует, то источник должен работать при максимальной нагрузке в неизменных условиях нормального применения, указанных в технической документации на изделие.
    8 ИЗМЕРЕНИЕ УРОВНЕЙ НОРМАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА
    8.1 Время усреднения
    Время усреднения для приборов, использующих фильтры, в случае белого шума с гауссовым распределением, обеспечивающее погрешность измерения не более 5 % при доверительной вероятности 95 %, определяют по формуле
    ВТ ³ 400,
    где В - ширина полосы фильтра, Гц;
    Т - время усреднения, с.
    Для приборов, синтезирующих октавные или третьоктавные полосы частот на основе узкополосного анализа, необходимо определить эквивалентное время усреднения (указывается изготовителем приборов).
    (Измененная ред., поправка).
    8.2 Предварительное испытание
    Измерение нормальной составляющей интенсивности звука проводят на исходной измерительной поверхности. Если эта поверхность оказывается непригодной, ее изменяют в соответствии с приложением Б. Измерительная поверхность должна охватывать испытуемый источник.

    Примечание - Предпочтительно выбирать поверхности простых геометрических форм, представленных на рисунке 1.



    1 - параллелепипед; 2 - полусфера; 3 - цилиндр; 4 - полуцилиндр.
    Рисунок 1 - Предпочтительные исходные измерительные поверхности
    Среднее расстояние между измерительной поверхностью и поверхностью источника должно быть более 0,5 м, за исключением участков, которые излучают незначительную часть звуковой мощности, что доказывается испытанием. Выбранная поверхность может иметь непоглощающие участки (коэффициент поглощения в диффузном поле менее 0,06), такие, как бетонный пол или кирпичная стена. На этих участках не следует проводить измерения интенсивности звука, и нельзя включать такие участки в оценку звуковой мощности источника по формуле (6) (см. 3.6.2).
    Для оценки стационарности звукового поля выбирают «типичную» точку измерения на исходной измерительной поверхности и вычисляют показатель F1 для всех полос частот согласно А.2.1 приложения А.
    Если нестационарность звукового поля превышает значение, указанное в таблице Б.2 приложения Б, принимают соответствующие меры для ее уменьшения (см. таблицу Б.2).
    Влияние постороннего шума следует считать незначительным, если уровни звука А, измеренные в пяти точках, распределенных равномерно по измерительной поверхности, уменьшатся по меньшей мере на 10 дБ при выключении испытуемого источника.

    Примечание - Это условие не следует применять, если испытуемый источник управляет источниками значительного постороннего шума, расположенными вне измерительной поверхности.


    Проводят измерения уровней нормальной составляющей интенсивности звука и уровней звукового давления в полосах частот, в которых должны быть определены уровни звуковой мощности не менее чем в одной точке на 1 м2 и не менее чем в 10 точках, по возможности равномерно распределенных на измерительной поверхности.
    В случаях, когда шум посторонних источников значителен и может потребоваться более 50 точек измерения, допустимо уменьшить плотность точек до одной на 2 м2 при условии, что обoее число точек измерения не меньше 50. В случаях, когда посторонний шум незначителен и площадь измерительной поверхности более 50 м2, распределяют 50 точек как можно более равномерно (соответственно площади сегментов) по измерительной поверхности.
    Вычисляют показатели поля F2, F3 и F4 для всех полос частот согласно приложению А и вводят их в формулы, приведенные в Б.1.1 приложения Б.
    Результат вычислений позволяет определить соответствие точности измерений техническому методу.
    Если критерий 1 (Б.1.1) не удовлетворяется во всех полосах частот, то выполняют следующее:
    а) в отчете согласно 10.5 указывают, что погрешность определения уровня звуковой мощности в этих полосах частот превышает погрешность, установленную в таблице 1 для технического метода;
    б) или принимают меры согласно таблице Б.2, чтобы увеличить (повысить) точность.
    Если критерий 2 (Б.1.2) не удовлетворяется во всех полосах частот, принимают меры согласно 8.3.
    8.3 Сведение к минимуму числа дополнительных точек измерения на исходной измерительной поверхности
    Если проверка, приведенная в Б.1.2, показывает, что для какого-либо частотного диапазона критерий 2 не выполняется, то обеспечение гарантированной точности измерений может быть возможным за счет изменения положения точек измерения.
    Указанная ниже методика позволяет уменьшить число измерений для оценки пригодности исходной измерительной поверхности.
    Если критерий 1 (Б.1.1) удовлетворяется, а критерий 2 (Б.1.2) не удовлетворяется и если F3 - F2 £ 1 дБ (в некоторых или во всех полосах частот), то возможно, что большая часть звуковой мощности источника в этих полосах проходит через измерительные сегменты, общая площадь которых меньше половины общей площади измерительной поверхности. В этом случае следует пользоваться методикой перераспределения точек измерения, приведенной в Б.1.3. Если выполнение указанной процедуры не ведет к желаемому результату, следует принять меры согласно Б.2. Если и в этом случае установленные критерии не будут удовлетворены, регистрируют отрицательный результат испытания и указывают причины невозможности достижения требуемой точности.
    9 РАСЧЕТ УРОВНЯ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ
    9.1 Расчет составляющей звуковой мощности для каждого сегмента измерительной поверхности
    Составляющую звуковой мощности в каждой полосе частот для каждого сегмента измерительной поверхности рассчитывают по формуле
    (11)
    где Рi - составляющая звуковой мощности для сегмента i;
    - нормальная составляющая интенсивности звука на измерительной поверхности, с учетом знака, в точке i;
    Si - площадь сегмента i.
    Если измерено значение уровня нормальной составляющей интенсивности звука, то вычисляют по формуле
    (12)
    где I0 = 10-12 Вт/м2;
    - уровень нормальной составляющей интенсивности звука для сегмента i;
    знак (+) или (-) соответствует знаку .
    9.2 Расчет уровня звуковой мощности источника шума
    Уровень звуковой мощности источника шума в каждой полосе частот рассчитывают по формуле
    (13)
    где Pi - составляющая звуковой мощности через сегмент i, вычисленная по формуле (11);
    Р0 = 10-12 Вт;
    N - общее число точек измерения (сегментов).
    Если имеет отрицательное значение, то метод, приведенный в настоящем стандарте, не может быть применен для данной полосы частот в данных условиях измерения, что следует отразить в отчете.
    9.3 Расчет корректированного уровня звуковой мощности
    Корректированный уровень звуковой мощности LWA в дБ(A) рассчитывают по формуле
    (13)
    где - уровень звуковой мощности в j-й полосе частот, дБ; вычисляется по формуле (11);
    - поправка, соответствующая частотной характеристике А шумомера, дБ; определяется по ГОСТ 17187;
    п - число учитываемых октавных или третьоктавных полос частот.
    10 ИНФОРМАЦИЯ, ВКЛЮЧАЕМАЯ В ОТЧЕТ
    В отчете должна содержаться следующая информация:
    10.1 Испытуемый источник
    а) Описание испытуемого источника (включая его размеры и структуру поверхности).
    б) Характер шума испытуемого источника (нестабильность, периодичность, тональность и т.д.).
    в) Режимы работы.
    г) Условия работы.
    10.2 Акустические внешние условия
    а) Описание условий испытания, включая чертеж расположения источника, форму и положение ближних объектов, характер опорной поверхности.
    б) Описание характера шума от других источников, включая нестабильность, периодичность, тональность.
    в) Температура воздуха и атмосферное давление.
    г) Средняя скорость и направление ветра.
    д) Описание приспособлений и методики сведения к минимуму постороннего шума.
    е) Качественное описание газовых и воздушных потоков и их неустойчивости.
    10.3 Средства измерения
    а) Оборудование, применяемое для измерений, включая названия, типы, заводские номера и реквизиты изготовителей, а также форму акустического зонда для измерения интенсивности звука.
    б) Методы градуировки и методы калибровки приборов в процессе измерений, а также результаты градуировки и калибровки.
    в) Показатель давления - остаточной интенсивности звука, измерительной системы для каждой полосы частот и для каждой конфигурации используемых зондов.
    г) Дата и место градуировки прибора для измерения интенсивности звука.
    10.4 Методика измерения
    а) Описание каждого этапа методики измерения.
    б) Описание монтажа и крепления акустического зонда.
    в) Схема и описание измерительной поверхности и сегментов.
    г) Описание массива точек измерений, указание номеров и координат точек.
    д) Указание времени усреднения в каждой точке.
    10.5 Данные акустических измерений
    а) Параметры поля от F1 до F4 для каждой серии измерений и каждой использованной измерительной поверхности.
    б) Уровни звуковой мощности в полосах частот в виде таблиц и графиков. Корректированный уровень звуковой мощности.
    в) Погрешность определения уровня звуковой мощности в полосах частот, в которых критерий 2 приложения Б не удовлетворяется (рассчитанная в соответствии с уравнением Б.3).
    г) Результаты испытаний в натурных условиях при повороте зонда согласно 6.2.2, если это необходимо.
    д) Дата проведения измерений (год, месяц, день).
    10.6 Соответствие требованиям точности по техническому методу
    Для полос частот, в которых точность метода по таблице 1 не удовлетворяется, согласно приложению Б, должны быть указаны 95 %-ные доверительные интервалы уровня звуковой мощности.