Акустикалық өлшемдер құралы

Кіріспе

Акустикалық өлшеу құрылғысы

Дыбыс деңгейін өлшегіш (шу қысымы деңгейін өлшегіш (SPL) деп те аталады) акустикалық өлшеулер үшін қолданылады. Әдетте, бұл микрофонмен жабдықталған қолмен ұсталатын құрал. Дыбыс деңгейін өлшегіштер үшін ең қолайлы микрофон – конденсаторлық микрофон, ол дәлдікті, тұрақтылықты және сенімділікті біріктіреді. Микрофонның диафрагмасы дыбыс толқындарының әсерінен туындайтын ауа қысымының өзгеруіне жауап береді. Сондықтан, құрал кейде дыбыс қысымы деңгейін өлшегіш (SPL) деп те аталады. Диафрагманың осы қозғалысы, яғни дыбыс қысымы (бірлік – паскаль, Pa), электр сигналына (бірлік – вольт, V) түрлендіріледі. Дыбысты дыбыс қысымы тұрғысынан сипаттағанда, көбінесе логарифмдік түрлендіру қолданылады және дыбыс қысымы деңгейі децибелмен (dB) көрсетіледі, мұнда 0 дБ SPL 20 микропаскальға тең. Микрофонды белгілі, тұрақты орташа шаршылық дыбыс қысымы қолданғанда туындайтын кернеу мәні бойынша анықтауға болады. Бұл микрофонның сезімталдығы деп аталады. Құралға қолданылатын микрофонның сезімталдығын білу қажет. Осы ақпаратты пайдалана отырып, құрал электр сигналын дыбыс қысымына дәл түрлендіре алады және нәтижеде дыбыс қысымы деңгейін (бірлік – децибел, дБ) көрсетеді. Дыбыс деңгейін өлшегіштер көбінесе шу ластануын зерттеуде әртүрлі шу түрлерін, әсіресе өнеркәсіптік, қоршаған ортадағы, кен өндіру және ұшақтардың шуын анықтау үшін қолданылады. Дыбыс деңгейін өлшегіштің функционалдығы мен ерекшеліктерін анықтайтын қазіргі халықаралық стандарт – IEC 61672-1:2013. Дегенмен, дыбыс деңгейін өлшегіштен алынған мәліметтер адамның сезімталдығымен толық сәйкес келмейді, оны дыбыс деңгейін өлшегіш арқылы жақсырақ анықтауға болады. Нақты дыбыс деңгейі – бұл сызықтық емес, қысылатын қасиет және белгілі бір деңгейлерде және жиіліктерде өзгереді. Бұл көрсеткіштерді әртүрлі әдістермен есептеуге болады. Әлемдегі алғашқы қолмен ұсталатын және транзисторлық дыбыс деңгейін өлшегіш 1960 жылы Данияның Brüel & Kjær компаниясымен әзірленді және шығарылды. 1969 жылы Калифорния университетінің зерттеушілерінің тобы Pulsar Instruments Inc. компаниясын құрды, ол дыбыс деңгейін өлшегіш шкаласында дыбысқа ұшырау уақытын және дыбыс деңгейін көрсеткен алғашқы компания болды. Бұл 1969 жылғы Уолш-Хили заңының талаптарына сәйкес келеді, ол АҚШ-тағы жұмыс орындарындағы шуды бақылауды талап етті. 1980 жылы Ұлыбританияның Cirrus Research компаниясы әлемдегі алғашқы қолмен ұсталатын дыбыс деңгейін өлшегішін ұсынды, ол интегралды Leq және дыбысқа ұшырау деңгейін (SEL) өлшеу мүмкіндігін береді.

A sound level meter (also called sound pressure level meter (SPL)) is used for acoustic measurements. It is commonly a hand held instrument with a microphone. The best type of microphone for sound level meters is the condenser microphone, which combines precision with stability and reliability. The diaphragm of the microphone responds to changes in air pressure caused by sound waves. That is why the instrument is sometimes referred to as a sound pressure level meter (SPL). This movement of the diaphragm, i. e. the sound pressure (unit pascal, Pa), is converted into an electrical signal (unit volt, V). While describing sound in terms of sound pressure, a logarithmic conversion is usually applied and the sound pressure level is stated instead, in decibels (dB), with 0 dB SPL equal to 20 micropascals. A microphone is distinguishable by the voltage value produced when a known, constant root mean square sound pressure is applied. This is known as microphone sensitivity. The instrument needs to know the sensitivity of the particular microphone being used. Using this information, the instrument is able to accurately convert the electrical signal back to sound pressure, and display the resulting sound pressure level (unit decibel, dB). Sound level meters are commonly used in noise pollution studies for the quantification of different kinds of noise, especially for industrial, environmental, mining and aircraft noise. The current international standard that specifies sound level meter functionality and performances is the IEC 61672 1:2013. However, the reading from a sound level meter does not correlate well to human perceived loudness, which is better measured by a loudness meter. Specific loudness is a compressive nonlinearity and varies at certain levels and at certain frequencies. These metrics can also be calculated in a number of different ways. The world's first hand held and transistorized sound level meter, was released in 1960 and developed by the Danish company Brüel & Kjær. In 1969, a group of University researchers from California founded Pulsar Instruments Inc. which became the first company to display sound exposure times on the scale of a sound level meter, as well as the sound level. This was to comply with the 1969 Walsh Healey Act, which demanded that the noise in US workplaces should be controlled. In 1980, Britain's Cirrus Research introduced the world's first handheld sound level meter to provide integrated Leq and sound exposure level (SEL) measurements.

Түрлері

IEC 61672 1 стандартында "дыбысты өлшейтін құралдардың үш түрі" көрсетілген. Олар – "дәстүрлі" дыбыс деңгейін өлшегіш, интеграцияланатын орташа дыбыс деңгейін өлшегіш және интеграцияланатын дыбыс деңгейін өлшегіш. Стандартты дыбыс деңгейін өлшегішті экспоненциалды орташалайтын дыбыс деңгейін өлшегіш деп те атауға болады, себебі микрофоннан алынған АЖ сигналы түбірлік орташа квадрат (RMS) тізбегі арқылы тұрақты токқа (DC) түрлендіріледі, демек, ол интеграцияның уақыт тұрақтылығына ие болуы керек; қазіргі кезде бұл уақыт салмағы деп аталады. Осы уақыт салмақтарының үшеуі халықаралық деңгейде стандартталған: 'S' (1 с), бұрын "Баяу" деп аталған, 'F' (125 мс), бұрын "Жылдам" деп аталған, және 'I' (35 мс), бұрын "Импульстік" деп аталған. Олардың аттары 1980 жылдары кез келген тілде бірдей болуы үшін өзгертілді. 'I' уақыт салмағы енді стандарттың негізгі бөлігінде жоқ, өйткені ол шу оқиғаларының импульстік сипатымен тікелей байланысы шамалы. RMS тізбегінің шығысы кернеуде сызықтық және децибелдерде (dB) сызықтық көрсеткіш беру үшін логарифмдік тізбектен өтеді. Бұл берілген түбірлік орташа квадрат дыбыс қысымының эталондық дыбыс қысымына қатынасының 10-дық логарифміне 20 есе тең. Түбірлік орташа квадрат дыбыс қысымы стандартты жиілік салмағымен және стандартты уақыт салмағымен алынады. Эталондық қысым халықаралық келісім бойынша ауадағы дыбыс үшін 20 микропаскальге белгіленген. Осыдан келіп, децибел белгілі бір мағынада бірлік емес, ол жай ғана өлшемсіз қатынас болып табылады; бұл жағдайда екі қысымның қатынасы. Ағымдағы шу деңгейін көрсететін экспоненциалды орташалайтын дыбыс деңгейін өлшегіш есту қабілетіне зиян келтіру тәуекелін өлшеу үшін шектеулі пайдалы; көбінесе интеграциялайтын немесе интеграциялайтын орташалайтын өлшегіш қолданылуы тиіс. Интеграциялық өлшегіш жай ғана жиілікпен салмақталған шуды интеграциялайды – яғни "қосады" – дыбыс әсерін беру үшін, ал қолданылатын өлшем – қысымның квадраты уақытқа көбейтілген шама, көбінесе Pa²·с, бірақ Pa²·сағат та қолданылады. Дегенмен, дыбыс бірлігі децибелмен сипатталғандықтан, әсер көбінесе дыбыс әсері деңгейі (SEL) түрінде сипатталады, бұл дыбыс әсерін децибелге логарифмдік түрлендіру.

The IEC 61672 1 specifies "three kinds of sound measuring instruments". They are the "conventional" sound level meter, the integrating averaging sound level meter, and the integrating sound level meter. The standard sound level meter can be called an exponentially averaging sound level meter as the AC signal from the microphone is converted to DC by a root mean square (RMS) circuit and thus it must have a time constant of integration; today referred to as the time weighting. Three of these time weightings have been internationally standardized, 'S' (1 s) originally called Slow, 'F' (125 ms) originally called Fast, and 'I' (35 ms) originally called Impulse. Their names were changed in the 1980s to be the same in any language. I time weighting is no longer in the body of the standard because it has little real correlation with the impulsive character of noise events. The output of the RMS circuit is linear in voltage and is passed through a logarithmic circuit to give a readout linear in decibels (dB). This is 20 times the base 10 logarithm of the ratio of given root mean square sound pressure to the reference sound pressure. Root mean square sound pressure being obtained with a standard frequency weighting and standard time weighting. The reference pressure is set by the International agreement to be 20 micropascals for airborne sound. It follows that the decibel is, in a sense, not a unit, it is simply a dimensionless ratio; in this case the ratio of two pressures. An exponentially averaging sound level meter, which gives a snapshot of the current noise level, is of limited use for hearing damage risk measurements; an integrating or integrating averaging meter is usually mandated. An integrating meter simply integrates—or in other words 'sums'—the frequency weighted noise to give sound exposure and the metric used is pressure squared times time, often Pa²·s, but Pa²·h is also used. However, because the unit of sound was historically described in decibels, the exposure is most often described in terms of sound exposure level (SEL), the logarithmic conversion of sound exposure into decibels.

Жеке шу дозиметрі

Дыбыс деңгейін өлшегіштің кең таралған түрі – шу дозиметрі (американ тілінде дозиметр). Дегенмен, бұл құрылғы қазір ресми түрде жеке дыбысқа ұшырау өлшегіші (PSEM) деп аталады және оның халықаралық стандарты IEC 61252:1993 болып табылады. Шу дозиметрі (американдық) немесе шу дозиметрі (британдық) – белгілі бір уақыт аралығында жиынтықталған адамның шуға ұшырауын өлшеуге арналған мамандандырылған дыбыс деңгейін өлшегіш; әдетте, Еңбек және денсаулық сақтау ережелеріне (OSHA) 29 CFR 1910.95 Кәсіптік шуға ұшыралу стандарты немесе ЕО Директивасы 2003/10/EC сәйкес келу үшін қолданылады. Бұл әдетте денеге бекітілетін құрылғы болғандықтан, оның техникалық талаптары жеңілдетілген, себебі денеге бекітілген құрылғының акустикалық көрсеткіштері денеге байланысты нашарлайды. PSEM дыбысқа ұшырауға негізделген мәліметтерді көрсетеді, әдетте Па²·сағ, ал ескі «классикалық» дозиметрлер «пайыздық доза» көрсеткішін беретін болған, бірақ қазір көптеген елдерде қолданылмайды. «% доза» мәселесі саяси жағдайға байланысты, сондықтан жергілікті заңнамада «100%» көрсеткіші өзгертілсе, кез келген құрылғы ескіріп кетуі мүмкін. Бұрын шу дозиметрлері салыстырмалы түрде үлкен болды, микрофоны құлаққа жақын орналасқан, ал кабель құрылғының корпусына, әдетте белге ілінетін бөлігіне жалғанатын. Мұндай құрылғыларда бірнеше мәселе туындады, негізінен кабельдің сенімділігі және кабельдің болуынан пайда болатын пайдаланушының қалыпты жұмыс процесіне кедергі келтіру. 1997 жылы Ұлыбританиядағы ғылыми гранттың нәтижесінде, алғашқы құрылғылардың біріне Еуропалық патент берілді, ол настолько кішкентай болды, радиациялық белгіге ұқсады және кабельге мұқтаж болмады, өйткені құрылғының барлық бөлігі құлаққа жақын орнатылуы мүмкін. Ұлыбританиялық дизайнер және өндіруші Cirrus Research doseBadge жеке шу дозиметрін ұсынды, ол әлемдегі алғашқы толыққанды сымсыз шу дозиметрі болды. «Бұл ANSI стандарттары өнімділік пен дәлдік бойынша үш дәлдік деңгейіне сәйкес келетін шешімдерді белгілейді: 0, 1 және 2 типтері. 0 типті зертханаларда, 1 типті – даладағы дәл өлшемдерде, ал 2 типті – жалпы мақсаттағы өлшемдерде қолданылады. Сәйкестік мақсатында ANSI 2-түрлі дыбыс деңгейін өлшегіш және дозиметрдің дәлдігі ±2 dBA, ал 1-түрлі құрылғының дәлдігі ±1 dBA деп есептеледі. OSHA талаптарына сәйкес, шуды өлшеу үшін 2-түрлі метрлердің қолданылуы минималды талап болып табылады және жалпы мақсаттағы шуды зерттеу үшін жеткілікті. Тиімді шуды басқару жүйесін жобалау үшін 1-түрлі метрді қолдану ұсынылады. Ерекше жағдайларда өлшемдер жасау кезінде құрылғының дәлдігін дұрыс түсіну үшін өндірушінің нұсқауларына және тиісті ANSI стандарттарына жүгіну керек».

A common variant of the sound level meter is a noise dosemeter (dosimeter in American English). However, this is now formally known as a personal sound exposure meter (PSEM) and has its own international standard IEC 61252:1993. A noise dosimeter (American) or noise dosemeter (British) is a specialized sound level meter intended specifically to measure the noise exposure of a person integrated over a period of time; usually to comply with Health and Safety regulations such as the Occupational Safety and Health (OSHA) 29 CFR 1910.95 Occupational Noise Exposure Standard or EU Directive 2003–10/EC. This is normally intended to be a body worn instrument and thus has a relaxed technical requirement, as a body worn instrument—because of the presence of the body—has a poorer overall acoustic performance. A PSEM gives a read out based on sound exposure, usually Pa²·h, and the older 'classic' dosimeters giving the metric of 'percentage dose' are no longer used in most countries. The problem with "%dose" is that it relates to the political situation and thus any device can become obsolete if the "100%" value is changed by local laws. Traditionally, noise dosemeters were relatively large devices with a microphone mounted near the ear and having a cable going to the instrument body, itself usually belt worn. These devices had several issues, mainly the reliability of the cable and the disturbance to the user's normal work mode, caused by the presence of the cable. In 1997 following a UK research grant an EU patent was issued for the first of a range of devices that were so small that they resembled a radiation badge and no cable was needed as the whole unit could be fitted near the ear. UK designer and manufacturer, Cirrus Research, introduced the doseBadge personal noise dosimeter, which was the world's first truly wireless noise dosimeter. "These ANSI standards set performance and accuracy tolerances according to three levels of precision: Types 0, 1, and 2. Type 0 is used in laboratories, Type 1 is used for precision measurements in the field, and Type 2 is used for general purpose measurements. For compliance purposes, readings with an ANSI Type 2 sound level meter and dosimeter are considered to have an accuracy of ±2 dBA, while a Type 1 instrument has an accuracy of ±1 dBA. A Type 2 meter is the minimum requirement by OSHA for noise measurements and is usually sufficient for general purpose noise surveys. The Type 1 meter is preferred for the design of cost effective noise controls. For unusual measurement situations, refer to the manufacturer's instructions and appropriate ANSI standards for guidance in interpreting instrument accuracy."

Өлшемдер

Дыбыс және шу деңгейінің мәндерін сипаттау үшін қолданылатын белгілер IEC 61672 1:2013 стандартында анықталған. Өлшем нәтижелері жиілік салмақтауына (дыбыс деңгейін өлшегіштің әртүрлі дыбыс жиіліктеріне қалай жауап беретіндігі) және уақыт салмақтауына (дыбыс деңгейін өлшегіштің уақыт өте келе дыбыс қысымының өзгеруіне қалай жауап беретіндігі) байланысты. Z салмағы барлық жиіліктерде дыбыс қысымын теңдей көрсетеді. А салмағы төменгі және жоғары жиіліктерді айтарлықтай аз салмақтайды және орташа диапазонда сәл күшейеді, бұл төменгі (тыныш) деңгейлердегі қалыпты есту қабілетінің сезімталдығын көрсетеді. C салмағы төменгі жиіліктерге сезімтал, адамдар дыбыс қатты болғанда (шамамен 100 дБ SPL) еститінін көрсетеді. IEC 61672 1:2013 стандарты барлық дыбыс деңгейін өлшегіштерде А салмақ сүзгісін қолдануды міндеттейді, сондай-ақ C және Z (нөлдік) жиілік салмақтарын сипаттайды. Ескі B және D жиілік салмақтары енді қолданылмайды және стандартта сипатталмайды. Көптеген елдерде жұмысшыларды шудың салдарынан есту қабілетінің нашарлауынан қорғау үшін А салмағын қолдану міндетті. А салмақ қисығы тарихи тең дыбыс деңгейі контурларына негізделген, және таза ғылыми тұрғыдан А салмағы енді идеалды жиілік салмағы болмаса да, ол осындай өлшемдердің барлығы үшін заңмен бекітілген стандарт болып табылады және ескі деректерді жаңа өлшемдермен салыстырудың үлкен практикалық артықшылығы бар. Осы себептерге байланысты А салмағы халықаралық стандартпен міндетті жалғыз салмақ болып табылады, ал «C» және «Z» жиілік салмақтары – опциялар. Бастапқыда А салмағы 40 дБ дыбыс қысымы деңгейі (SPL) аймағындағы тыныш дыбыстар үшін көзделген, бірақ қазір барлық деңгейлер үшін міндетті. Дегенмен, кейбір заңнамаларда шудың ең жоғары мәнін өлшеу үшін C салмағы әлі де қолданылады, бірақ «А» мен «С» арасындағы B салмағының практикалық қолданысы жоқтың қасы. D салмағы айналмасыз реактивті қозғалтқыштармен жабдықталған ұшақтар өлшенген кезде ұшақ шуын өлшеу үшін жасалған; «Конкордтан» кейін бұл типтердің барлығы әскери болып табылады. Барлық азаматтық ұшақтардың шуын өлшеу үшін ISO және ИКАО стандарттарында бекітілгендей, А салмағы қолданылады.

Labels used to describe sound and noise level values are defined in the IEC Standard 61672 1:2013 For labels, the first letter is always an L. This stands for Level, as in the sound pressure level measured through a microphone or the electronic signal level measured at the output from an audio component, such as a mixing desk. Measurement results depend on the frequency weighting (how the sound level meter responds to different sound frequencies), and time weighting (how the sound level meter reacts to changes in sound pressure with time) applied. Z weighting represents the sound pressure equally at all frequencies. A weighting, weights lower and higher frequencies much less, and has a slight boost in the mid range, representing the sensitivity of normal human hearing at low (quiet) levels. C Weighting, more sensitive to the lower frequencies, represents what humans hear when the sound is loud (near 100 dB SPL). The IEC 61672 1:2013 mandates the inclusion of an A weighting filter in all sound level meters, and also describes C and Z (zero) frequency weightings. The older B and D frequency weightings are now obsolete and are no longer described in the standard. In almost all countries, the use of A weighting is mandated to be used for the protection of workers against noise induced hearing loss. The A weighting curve was based on the historical equal loudness contours and while arguably A weighting is no longer the ideal frequency weighting on purely scientific grounds, it is nonetheless the legally required standard for almost all such measurements and has the huge practical advantage that old data can be compared with new measurements. It is for these reasons that A weighting is the only weighting mandated by the international standard, the frequency weightings 'C' and 'Z' being options. Originally, the A weighting was only meant for quiet sounds in the region of 40 dB sound pressure level (SPL), but is now mandated for all levels. C weighting is however still used in the measurement of the peak value of a noise in some legislation, but B weighting – a halfway house between 'A' and 'C' has almost no practical use. D weighting was designed for use in measuring aircraft noise when non bypass jets were being measured; after the demise of Concord, these are all military types. For all civil aircraft noise measurements, A weighting is used, as is mandated by the ISO and ICAO standards.

Уақыт бойынша салмақтану

Егер үшінші әріп F, S немесе I болса, бұл уақыт салмағын көрсетеді, мұнда F = жылдам, S = баяу, I = импульс. Уақыт салмағы өлшенген деңгейді дыбыс деңгейін өлшегіште оқуды жеңілдету үшін қолданылады. Уақыт салмағы деңгейдегі кенеттен болатын өзгерістерді жұмсартады, осылайша дисплейде тегіс көрсетуді қамтамасыз етеді. График мұның қалай жұмыс істейтінін көрсетеді. Мысалда кіріс сигналы кенеттен 50 дБ-тан 80 дБ-қа дейін өсіп, 6 секунд бойы осы деңгейде тұрады, содан кейін бастапқы деңгейге кенеттен төмендейді. Баяу өлшеу (сары сызық) 80 дБ-қа жету үшін шамамен 5 секунд (реакция уақыты), ал 50 дБ-қа төмендеу үшін шамамен 6 секунд (тоқтау уақыты) қажет болады. S, көп ауытқуы бар сигналды өлшеу үшін қолайлы. Жедел өлшеу (жасыл сызық) жылдам реакция жасайды. Ол 80 дБ-қа жету үшін шамамен 0,6 секунд, ал 50 дБ-қа төмендеу үшін 1 секундтан кем уақыт алады. F, сигналдың импульстік сипаттамасы төмен болған жағдайда тиімдірек болуы мүмкін. Жылдам немесе баяу режимін таңдау көбінесе стандартта немесе заңда белгіленген талаптарға байланысты болады. Дегенмен, келесілер нұсқаулық ретінде пайдаланылуы мүмкін: Баяу сипаттама, егер жылдам жауаппен алынған көрсеткіштер тым көп ауытқыса (шамамен 4 дБ-тан астам) және нақты мән беруге мүмкіндік бермесе қолданылады. Қазіргі заманғы цифрлық дисплейлер, аналогтық өлшегіштердің ауытқуы мәселесін, алдыңғы секундтағы ең жоғары орташа квадраттық (r.m.s.) мәнді көрсету арқылы шешеді. Импульстік өлшеу (көк сызық) 80 дБ-қа жету үшін шамамен 0,3 секунд, ал 50 дБ-қа төмендеу үшін 9 секундтан астам уақыт қажет болады. Импульстік жауап, I, отшашу немесе оқ ату сияқты өткір импульстік шуларды өлшеу қажет болғанда қолданылуы мүмкін.

LAT немесе Leq: Теңдестірілген үздіксіз дыбыс деңгейі

eq = балама. Балама шамалар – дисплейде дыбыс деңгейінен гөрі оқуға оңай уақыт салмақтауының бір түрі. Егер уақыт бойынша дыбыс деңгейінің графигін қарасаңыз, көк қисық астындағы аудан энергияны көрсетеді. Көк қисық астындағы сол ауданды көрсететін көлденең қызыл сызық LAeq-ті береді. Бұл – бүкіл график бойынша энергияның балама шамасы немесе орташа мәні. LAeq әрқашан түзу сызық болып табылмайды. Егер LAeq графиктің басынан әрбір өлшем нүктесіне дейін балама ретінде сызылса, онда график екінші графикте көрсетілген. Дыбыс әсері деңгейі (децибелмен) өнеркәсіптік шуды өлшеуде жиі қолданылмайды. Оның орнына уақыт бойынша орташа есептелген мән қолданылады. Бұл уақыт бойынша орташа дыбыс деңгейі, немесе әдетте «балама үздіксіз дыбыс деңгейі» деп аталатын, IEC 61672-1 стандартының 3.9 «Анықтамалар» тармағында сипатталған LAT ресми символына ие, онда көптеген дұрыс ресми символдар мен олардың жиі қолданылатын аббревиатуралары келтірілген. Бұл негізінен ISO акустикалық анықтамаларына сәйкес келеді. Алайда, тарихи себептерге байланысты LAT көбінесе Leq деп аталады. Ресми түрде LAT – белгілі бір уақыт аралығындағы орташа квадраттық A-салмақталған дыбыс қысымының 10-дық логарифмінің 10 еселенген мәні, эталондық дыбыс қысымына қатысты, және уақыт тұрақтысы ескерілмейді. LAT-ты өлшеу үшін интеграциялық орташалау приборы қажет; ол дыбыс әсерін ұстап, оны уақытқа бөліп, содан кейін нәтиженің логарифмін есептейді.

Қысқа Leq

Жалпы LAT-тің маңызды түрі – "қысқа Leq", онда өте қысқа Leq мәндері тізбектей алынады, мысалы, 1/8 секунд сайын, әрқайсысы цифрлық жадта сақталады. Бұл дерек элементтерін басқа құрылғыға жіберуге немесе жадтан қалпына келтіріп, деректер жиналғаннан кейін кез келген стандартты өлшемге қайта құрауға болады. Бұл арнайы бағдарламалар немесе стандартты электрондық кестелерді пайдалану арқылы іске асырылады. Short Leq-тің артықшылығы – регламенттер өзгерген кезде, ескі деректерді қайта өңдеу арқылы жаңа регламенттерге сәйкестігін тексеруге болады. Сондай-ақ, кейбір жағдайларда деректерді бір өлшемнен екіншісіне түрлендіруге мүмкіндік береді. Бүгінде, тұжырымдамасы бойынша күрделі дыбыс деңгейін өлшегіштер ғана болатын, барлық стационарлық әуежай шуын бақылау жүйелері, өздерінің өлшемі ретінде қысқа Leq-ті пайдаланады, себебі бір секундтық Leq сандық мәндерінің үздіксіз ағыны телефон желілері немесе Интернет арқылы орталық дисплейге және өңдеу блогына жіберіле алады. Short Leq – көптеген коммерциялық интеграцияланған дыбыс деңгейін өлшегіштердің мүмкіндігі, әлдебір өндірушілер оған түрліше атау бергенімен. Қысқа Leq – акустикалық деректерді сақтау үшін өте құнды әдіс; бастапқыда француз үкіметінің Laboratoire National d'Essais (ref 1) ұсынысы болған, қазір ол кәсіби коммерциялық дыбыс деңгейін өлшегіштерде шудың нақты уақыт тарихын сақтау және көрсетудің ең көп таралған әдісіне айналды. Балама әдіс, экспоненциалды дыбыс деңгейінің үлгілерін сақтау және көрсету арқылы уақыт тарихын жасау, дыбыс деңгейін өлшегіштің тым көп артефактілерін көрсетеді, сондықтан ол құндылығы төмен, ал мұндай үлгіленген деректерді деректердің толық жиынтығын құру үшін оңай біріктіруге болмайды. 2003 жылға дейін экспоненциалды және сызықтық интеграцияланған дыбыс деңгейін өлшегіштер үшін бөлек стандарттар болды (IEC 60651 және IEC 60804 – екеуі де қазір алынып тасталды), бірақ содан бері біріктірілген IEC 61672 стандарты екі типті өлшегішті де сипаттайды. Қысқа Leq-тің құнды болуы үшін өндіруші әрбір жеке Leq элементінің IEC 61672 талаптарына толық сәйкес келетінін қамтамасыз етуі керек.

Lmax және Lmin

Егер таңбада "max" немесе "min" сөздері кездессе, бұл белгілі бір кезеңде өлшенген ең жоғары немесе ең төменгі мәнді көрсетеді.

LCpk: ең жоғары дыбыс қысымы деңгейі

Көптеген ұлттық ережелерде қызметкерлердің есту қабілетін кенеттен болатын үлкен қысым өсімдерінен қорғау үшін "C" немесе "Z" жиілік салмағын қолдана отырып, абсолюттік шыңдық мәнді өлшеу талап етіледі. "Шың дыбыс қысымы деңгейі" мен "МАКС дыбыс қысымы деңгейі" шатастырылмауы керек. "Максималды дыбыс қысымы деңгейі" – бұл стандартты дыбыс деңгей өлшегіштің белгілі бір уақыт аралығында (S, F немесе I) беретін ең жоғары RMS көрсеткіші, және ол шыңдық мәннен бірнеше децибелге төмен болуы мүмкін. Еуропалық Одақта шыңдық дыбыс деңгейінің рұқсат етілген ең жоғары мәні 140 дБ(C) құрайды, бұл 200 Па қысымға баламалы. А жиілігі және S уақыты бойынша салмақталған максималды дыбыс деңгейінің символы LASmax болып табылады. C жиілігі бойынша салмақталған шың үшін ол LCpk немесе LC,peak болып белгіленеді.

Сегіздік сүзгілер

IEC 61260 редакциясы 1.0 (2014) Электроакустика – Октавалық және фракциялық октавалық сүзгілер. ANSI S1.11 2004 (R2009)

Жеке шу дозиметрлері

IEC 61252 нұсқасы 1.1 (2002–03)
ANSI S1.25 1991 (Қайта қаралуы 2007 ж.)

Жабдықтардың қауіпсіздігі

IEC 61010 1 редакциясы 2.0 (2001–02)

Әскери стандарттар

АҚШ әскерінің барлық түрлеріндегі жауынгерлер тұрақты немесе импульстік шудан туындаған есту қабілетінің нашарлау қаупіне тап болады. Екі еселі есту қорғанысын қолдану есту зардаптарын болдырмауға көмектессе де, ол пайдаланушыны оның қоршаған ортасынан оқшаулап, тиімділікті төмендетуі мүмкін. Есту қорғаныс құралдары (ЕҚҚ) киген кезде әскери қызметші өзінің қимылдарына онша назар қоймайды, бұл жауға олардың орналасқан жерін білдіруі мүмкін. Естуді қорғау құрылғылары байланыс үшін жоғарырақ дыбыс деңгейін қажет етуі де мүмкін, бұл олардың мақсатын жоққа шығарады. MIL STD 1474D Дыбысқа қатысты алғашқы әскери стандарт (MIL STD) 1984 жылы жарияланды және 1997 жылы MIL STD 1474D ретінде қайта қарастырылды. 2015 жылы MIL STD 1474D MIL STD 1474E стандартына айналды, ол 2018 жылға дейін АҚШ әскери қорғаныс қаруларын әзірлеу және пайдалану бойынша нұсқаулар болып табылады. Бұл стандартта Қорғаныс министрлігі тұрақты шу, импульстік шу, дыбыстық анықталмау, ұшақтар мен әуе жүйелері және кемедегі шуға қатысты нұсқауларды белгіледі. Ескерту белгілерімен көрсетілмесе, тұрақты және импульстік шу деңгейі 85 децибелден (A салмақты (dBA)) және қорғаныс құралдары киген кезде 140 децибелден (dBP) аспауы тиіс. Ол дыбыстық шудың шектерін белгілейді және осы құжатта көрсетілген шу шектеріне сәйкестігін анықтау үшін сынақ талаптары мен өлшеу әдістерін ұсынады. Бұл стандарт барлық жобаланған немесе сатып алынған (эксперименттік емес) жүйелерге, қосалқы жүйелерге, жабдықтарға және акустикалық шу шығаратын құрылғыларға қатысты. Бұл стандарттың мақсаты – әдеттегі жұмыс жағдайларының барлық диапазонында шығарылатын шу деңгейін реттеу. Бұл стандарт импульстік шуды және есту қабілетіне қауіптің деңгейін бағалаудың екі әдісін қамтиды. Адам есту қауіптерін бағалау алгоритмі (AHAAH), есту жүйесінің бір өлшемді электроакустикалық моделі, MIL STD 1474E стандартына сәйкес сандық нұсқауларды жасады. Уақыт өте келе бұл алгоритмнің 95% дәлдікке жететіні туралы мәлімдемелер жасалды. АҚШ Армиясының зерттеу зертханасының мамандары қателіктердің көпшілігі қауіптің шамадан тыс бағалануына әкелетінін айтады. Сол деректерді пайдаланғанда, MIL STD 147D 38% жағдайда дұрыс деп танылды. Кейбір ұсыныстар бағдарламалық жасақтаманы пайдаланушыға ыңғайлы етуге, деректерді жинау кезінде микрофонды орналастыруға, популяциялардағы MEM рефлексінің болмауына және есептеулердегі еркін кеңістік жағдайларын қайта қарастыруға бағытталған. НАТО, Америка Биология ғылымдары институты және Ұлттық еңбек қауіпсіздігі және денсаулық институты сияқты ұйымдар бұл ұсыныстарды метриканы енгізу алдында қарастыруға келісті. Бұл ортақ шешім MIL STD 1474E әзірленгенге дейін қабылданды. Осы сынақ процедурасы (TOP) персоналдың қауіпсіздігін, сөйлеуді түсінуді, дыбыстық анықтау мен танудан қорғалуын және айналасындағыларға ыңғайсыздық тудырмауды бағалау мақсатымен әзірленген және өндірістік үлгілердің ауа арқылы берілетін дыбыс деңгейін өлшеу үшін қажетті процедураларды сипаттайды. Ол әскери көліктер мен жалпы жабдықтардың тұрақты шуын, сондай-ақ қару жүйелері мен жарылғыш заттардың импульстік шуын тексеруді қамтиды.

Combatants in every branch of the United States' military are at risk for auditory impairments from steady state or impulse noises. While applying double hearing protection helps prevent auditory damage, it may compromise effectiveness by isolating the user from his or her environment. With hearing protection on, a soldier is less likely to be aware of his or her movements, alerting the enemy to their presence. Hearing protection devices (HPD) could also require higher volume levels for communication, negating their purpose. MIL STD 1474D The first military standard (MIL STD) on sound was published in 1984 and underwent revision in 1997 to become MIL STD 1474D. In 2015, MIL STD 1474D evolved to become MIL STD 1474E which, as of 2018, remains to be the guidelines for United States' military defense weaponry development and usage. In this standard, the Department of Defense established guidelines for steady state noise, impulse noise, aural non detectability, aircraft and aerial systems, and shipboard noise. Unless marked with warning signage, steady state and impulse noises are not to exceed 85 decibels A weighted (dBA) and, if wearing protection, 140 decibels (dBP) respectively. It establishes acoustical noise limits and prescribes testing requirements and measurement techniques for determining conformance to the noise limits specified herein. This standard applies to the acquisition and product improvement of all designed or purchased (non developmental items) systems, subsystems, equipment, and facilities that emit acoustic noise. This standard is intended to address noise levels emitted during the full range of typical operational conditions. This standard includes two methods for assessing the impulse noise and risk to hearing. The Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans (AHAAH), a one dimensional electro acoustic analog of the auditory system, produced MIL STD 1474E's numerical guidelines. Over time the predictability of this algorithm has been claimed to have increased to 95% accuracy. US Army Research Laboratory researchers state that almost every error resulted in overcalculation of risk. By comparison, the MIL STD 147D was deemed correct in 38% of cases with the same data. Some suggestions for further development focus on creating a more user friendly software, the placement of the microphone in data collection, the absence of the MEM reflex in populations, and the reevaluation of free field conditions in calculations. Agencies such as NATO, the American Institute of Biological Sciences, and the National Institute for Occupational Safety and Health agreed that these suggestions be attended to before the metric is implemented. This shared conclusion was made prior to the development of MIL STD 1474E. This Test Operations Procedure (TOP) describes procedures for measuring the sound levels transmitted through air of developmental and production materiel as a means of evaluating personnel safety, speech intelligibility, security from acoustic detection and recognition, and community annoyance. It covers tests for steady state noise from military vehicles and general equipment, and impulse noise from weapon systems and explosive ordnance materiel.

Үлгілерді бекіту және мерзімді сынау

Дыбыс деңгейін өлшегішті таңдаудағы мәселе – «Оның жарияланған стандартына сәйкес келетінін қалай білуге болады?» Бұл қиын сұрақ, ал IEC 61672 стандартының 2-бөлімі «үлгіні мақұлдау» тұжырымы арқылы оған жауап беруге тырысады. Өндіруші құралдарын ұлттық зертханаға жіберуі керек, онда олардың біреуін сынап, талаптарға сай келсе, ресми үлгіні мақұлдау туралы сертификат береді. Еуропада ең көп таралған мақұлдау – Германиядағы PTB (Physikalisch Technische Bundesanstalt) мақұлдауы болып саналады. Егер өндіруші өнімдерінің қатарында осындай мақұлдау алған кем дегенде бір модельді көрсете алмаса, күдікпен қарау орынды, бірақ осы мақұлдаудың құны кез келген өндірушінің барлық өнімдерін мақұлдауына кедерес келтіреді. 200 доллардан арзан дыбыс деңгейін өлшегіштерде үлгіні мақұлдау болуы екіталай, және олар дұрыс емес өлшеу нәтижелерін беруі мүмкін. Тіпті ең дәл мақұлдалған дыбыс деңгейін өлшегіштің сезімталдығы – көпшілік «калибрлеу» деп атайтын нәрсе – үнемі тексерілуі керек. Кезеңдік сынау процедуралары IEC 61672.3 (2013) стандартында сипатталған. Кезеңдік сынаудың дәлдігін қамтамасыз ету үшін процедураларды Халықаралық зертхана аккредиттеу қауымдастығына (ILAC) немесе басқа жергілікті ILAC мүшелеріне сәйкес келетін нәтижелерді бере алатын мекеме жүргізуі керек. Жай ғана бір деңгейлі және жиілікті тексеру үшін, ылғалдылықты, температураны, батарея кернеуін және статикалық қысымды түзетуге арналған қосымша сенсорлары бар компьютермен басқарылатын генераторлар қолданылуы мүмкін. Генератордың шығысы дыбыс деңгейін өлшегіштің микрофоны орнатылатын жарты дюймдік қуыстағы түрлендіргішке беріледі. Шығарылатын дыбыс деңгейі 94 дБ, яғни 1 паскаль, ал жиілігі 1 кГц, онда барлық жиілік салмақтарының сезімталдығы бірдей. Дыбыс деңгейін өлшегішті толық тексеру үшін IEC 61672.3 (2013) стандартында сипатталған кезеңдік сынақтар жүргізілуі керек. Бұл сынақтар дыбыс деңгейін өлшегіштің бүкіл жиілік және динамикалық диапазоны бойынша сынақтан өткізеді, соның арқасында IEC 61672.1 (2013) стандартында белгіленген күтілетін жобалау мақсаттарына сәйкестігі қамтамасыз етіледі.

A problem in selecting a sound level meter is "How do you know if it complies with its claimed standard?" This is a difficult question and IEC 61672 part 2 tries to answer this by the concept of "pattern approval". A manufacturer has to supply instruments to a national laboratory which tests one of them and if it meets its claims issue a formal Pattern Approval certificate. In Europe, the most common approval is often considered to be that from the PTB in Germany (Physikalisch Technische Bundesanstalt). If a manufacturer cannot show at least one model in his range that has such approval, it is reasonable to be wary, but the cost of this approval militates against any manufacturer having all his range approved. Inexpensive sound level meters (under $200) are unlikely to have a Pattern Approval and may produce incorrect measurement results. Even the most accurate approved sound level meter must be regularly checked for sensitivity—what most people loosely call 'calibration'. The procedures for periodic testing are defined within IEC61672.3 2013. To ensure accuracy in periodic testing, procedures should be carried out by a facility that can produce results traceable to International Laboratory Accreditation Cooperation, or other local International Laboratory Accreditation Cooperation signatories. For a simple single level and frequency check, units consisting of a computer controlled generator with additional sensors to correct for humidity, temperature, battery voltage and static pressure can be used. The output of the generator is fed to a transducer in a half inch cavity into which the sound level meter microphone is inserted. The acoustic level generated is 94 dB which is 1 pascal and is at a frequency of 1 kHz where all the frequency weightings have the same sensitivity. For a complete sound level meter check, periodic testing outlined in IEC61672.3 2013 should be carried out. These tests excite the sound level meter across the entire frequency and dynamic range ensuring compliance with expected design goals defined in IEC61672.1 2013.

ANSI/IEC: Атлантикалық бөлік

Дыбыс деңгейін өлшегіштер "Атлантикалық бөліністе" екі түрге бөлінеді. АҚШ Ұлттық Стандарттар Институтының (ANSI) талаптарына сай келетін дыбыс деңгейін өлшегіштер, әдетте Халықаралық Электротехника Комиссиясының (IEC) сәйкес талаптарын бір уақытта қанағаттандыра алмайды, себебі ANSI стандарты кездейсоқ толқынға, яғни тараған дыбыс өрісіне калибрленген құралдарды сипаттайды, ал халықаралық өлшегіштер бос кеңістіктегі толқынға, яғни бір бағыттан келетін дыбысқа калибрленеді. Бұдан әрі, АҚШ дозиметрлерінде деңгей мен уақыт арасындағы айырбас бағамы бар, онда деңгейдің әр 5 дБ-ға артуы рұқсат етілген әсер ету уақытын екі есеге азайтады; ал әлемнің қалған бөлігінде деңгейдің 3 дБ-ға артуы рұқсат етілген әсер ету уақытын екі есеге азайтады. 3 дБ екі еселеу әдісі "тең энергия" қағидасы деп аталады және бір қағида бойынша алынған деректерді екіншісі бойынша пайдалануға түрлендірудің қате жолы жоқ. Осы айырмашылықтарға қарамастан, көптеген дамып келе жатқан елдер ұлттық регламенттерінде бір құралда АҚШ және халықаралық талаптардың екеуіне де сілтеме жасайды. Осы себепті көптеген коммерциялық PSEM құралдарында 3 және 5 дБ екі еселеуі бар екі арна бар, ал кейбіреулерінде тіпті АҚШ Әуе күштері үшін 4 дБ де бар.

Ғимараттың акустикасы, дыбыс оқшаулауы және реверберация уақыты

Кейбір озық дыбыс деңгейін өлшегіштерде реверберация уақыты (RT60) (дыбыс көзі тоқтағаннан кейін жабық кеңістікте дыбыстың "өшіп кетуіне" қажетті уақыттың өлшемі) өлшеу мүмкіндігі болуы мүмкін. Өлшеулер интегралды импульстік жауап немесе үзіліспен берілетін шу әдістерін қолдану арқылы жүзеге асырылады. Мұндай дыбыс деңгейін өлшегіштер ең соңғы ISO 3382-2 және ASTM E2235-04 өлшеу стандарттарына сәйкес болуы керек. Ғимараттардағы акустиканы өлшеу үшін күшейткіш арқылы қызғылт немесе ақ шуды шығаратын сигнал генераторы және жан-жақты динамиктер қажет. Шындығында, дыбыс көзі бөлмеде дыбысты тең таратуға мүмкіндік беруі тиіс. Дәл өлшеулер үшін дыбыс біркелкі таралуы керек. Бұл Brüel & Kjær OmniPower дыбыс көзі 4292 типінде көрсетілгендей, 12 динамикті шар тәрізді, он екі қырлы конфигурацияда (додекаэдр) орналастыру арқылы қол жеткізіледі. Барлық динамиктер күшейткішке фазада жұмыс істеуін және импедансты сәйкестендіруді қамтамасыз ету үшін сериялы-параллель тізбекке қосылуы керек. Реверберация уақытын өлшеу жиі қабырғалардың/бөлмелердің дыбыс өткізбеу қасиеттерін есептеу үшін немесе ғимарат акустикасын сандық түрде бағалау және растау үшін қолданылады.

Шуды бақылау станциялары

Кейбір қолданбалар шуды тұрақты немесе жартылай тұрақты түрде үздіріліссіз бақылау қажеттілігін тудырады. Кейбір өндірушілер осы мақсатта тұрақты және жартылай тұрақты шуды бақылау станцияларын ұсынады. Мұндай бақылау станциялары әдетте дыбыс деңгейін өлшегіш негізінде құрылады және қашықтан байланыс, GPS және ауа райы станциялары сияқты қосымша мүмкіндіктермен жабдылған. Оларды көбінесе күн энергиясымен қамтамасыз етуге болады. Мұндай бақылау станцияларының қолданылу салаларына әуежай шуы, құрылыс шуы, кен өндіру шуы, көлік шуы, теміржол шуы, қалалық шу, жел электр станцияларының шуы, өнеркәсіптік шу және т.б. жатады. Қазіргі заманғы бақылау станциялары ұялы байланыс модемдері, WiFi желілері немесе тікелей LAN кабельдерін пайдалана отырып, қашықтан байланыс мүмкіндіктерін ұсына алады. Мұндай құрылғылар белгілі бір дБ деңгейінен асып кеткен жағдайда электрондық пошта және SMS хабарламалар арқылы дереу ескертулер мен хабарламалар жіберуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ жүйелер күнделікті, апталық немесе айлық есептерді электрондық пошта арқылы қашықтан жіберуге болады. Нақты уақыт режимінде деректерді жариялау да жиі қажет болады, бұл деректерді веб-сайтқа жіберу арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.

Смартфонға арналған қосымшалар

Смартфондардың кең таралғандығы, олардың тұрақты желілік байланысы, кіріктірілген географиялық ақпараттық жүйе функционалдығы және пайдаланушының өзара әрекеттесу мүмкіндіктері шуға, оны өлшеуге және есту қабілетіне, сондай-ақ жалпы денсаулыққа тигізетін әсеріне деген көзқарасымызды революциялық түрде өзгертуге зор мүмкіндік береді. Нақты уақыт режимінде шуға ұшыралу туралы деректерді алу және көрсету мүмкіндігі адамдардың жұмыс (және жұмыс ортасынан тыс) орта туралы хабардарлығын арттырады және оларға есту қаупі мен жалпы әл-ауқат туралы негізделген шешімдер қабылдауға мүмкіндік береді. Ұлттық еңбек қауіпсіздігі және денсаулық институты (NIOSH) жұмыс орнындағы шуды бақылауға қатысты зерттеулер жүргізу үшін осы қолданбаларға сенім артуға болатынын анықтау мақсатында смартфонның дыбысты өлшеу қолданбаларының (app) функционалдығы мен дәлдігін іріктеу және сипаттау үшін пилоттық зерттеу жүргізді. Зерттеушілер жеке құпияға қатысты мәселелер, жеке деректерді жинау, мұндай зерттеулерге қатысуға мотивация, бұзылған немесе дұрыс емес деректер және жиналған деректерді сақтау мүмкіндігіне байланысты шуға ұшырау деректерін жинау және құжаттауда смартфондарды пайдалануда қиындықтар бар екенін хабарлады. Зерттеушілер смартфонның дыбыстық қолданбалары жұмыскерлерге күш беруге және оларға жұмыс ортасы туралы білімді шешімдер қабылдауға көмектесе алатынына тоқталды. Көптеген смартфонның дыбыс өлшеу қолданбалары заңмен талап етілетін өлшемдер үшін жеткілікті дәлдікке ие болмаса да, NIOSH дыбыс деңгейін өлшегіш қолданбасы IEC 61672/ANSI S1.4 дыбыс деңгейін өлшегіш стандарттарының (Электроакустика – Дыбыс деңгейін өлшегіштер – 3-бөлім: Периодтық сынақтар) талаптарына сәйкес келеді. Калибрленген микрофондар смартфонға негізделген шуды өлшеудің дәлдігі мен нақтылығын арттырады. Дыбыс деңгейін өлшегіш қолданбаларды калибрлеу үшін алдын ала анықталған профильдерге сүйенудің орнына акустикалық калибрлеушіні пайдалану қажет. Бұл зерттеу кәсіби құралдар мен смартфонға негізделген қолданбалар арасындағы айырмашылықтың азайып келе жатқанын көрсетті. Есту денсаулығына арналған Healthy Hearing ұйымы NIOSH Sound Level Meter, Decibel X және Too Noisy Pro смартфонның ең жақсы дыбыс деңгейін өлшегіш қолданбалары туралы мәліметтер жариялады.

The ubiquity of smartphones, their constant network connectivity, the built in geographic information system functionality and user interactivity features present a great opportunity to revolutionize the way we look at noise, its measurement, and its effects on hearing and overall health. The ability to acquire and display real time noise exposure data raises people's awareness about their work (and off work) environment and allows them to make informed decisions about hearing hazards and overall well being. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) conducted a pilot study to select and characterize the functionality and accuracy of smartphone sound measurement applications (apps) as an initial step in a broader effort to determine whether these apps can be relied on to conduct participatory noise monitoring studies in the workplace. Researchers reported that challenges remain with using smartphones to collect and document noise exposure data due to encounters with privacy and collection of personal data, motivation to participate in such studies, corrupted or bad data, and the ability to store the data collected. Researchers concluded that smartphone sound apps can serve to empower workers and help them make educated decisions about their workplace environments. Although most smartphone sound measurement apps are not accurate enough to be used for legally required measurements, the NIOSH Sound Level Meter app met the requirements of IEC 61672/ANSI S1.4 Sound Level Meter Standards (Electroacoustics Sound Level Meters Part 3: Periodic Tests). Calibrated microphones greatly enhances the accuracy and precision of smartphone based noise measurements. To calibrate the sound level meter apps one must use an acoustical calibrator rather than relying on the pre defined profiles. This study indicated that the gap between professional instruments and smartphone based apps are narrowing. Healthy Hearing, an organization dedicated to hearing health, reported on the top smartphone sound level meter apps: NIOSH Sound Level Meter, Decibel X, and Too Noisy Pro.