CC BY
34
УДК 631.3:331.45:681.84/.85
05.00.00 Технические науки
СРАВНЕНИЕ СПЕКТРОГРАММ НАИБОЛЕЕ АКУСТИЧЕСКИ НАГРУЖЕННЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КОМБАЙНОВ
Гайда Анна Станиславовна
аспирантка
БРШ-код 8695-2067
Луганский государственный аграрный
университет, Луганск, Украина
Метод конечных элементов (МКЭ) на сегодня является стандартным методом акустического анализа. Идеология МКЭ - это нахождение решения функции на максимально допустимом множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на допустимом числе подобластей. Количество подобластей имеет конечное значение, а неизвестная непрерывная величина аппроксимируется на каждом элементе полиномом, который приобретает определенные значения в узлах. Полиномы разные, но воспроизводят непрерывность общей величины вдоль своих границ. При этом по техническим особенностям расчетного процесса, нужна минимизация количества полиномов по критерию допустимой точности. В выбранной модели программы СОМБОЬ Multiphysics исследуемый диапазон частот образован суммой 10 отрезков (поддиапазонов). Такой поддиапазон является минимальным дискретным значением при определенных условиях расчета. То есть, полученное расчетное значение на этом поддиапазоне можно рассматривать как результат расчета путем использования полосового фильтра с шириной пропускания 35 Гц. На основе этого анализа делается вывод об изменении состояния шумовой нагрузки на комбайнера относительно предыдущего измерения по нормативной методике. В дальнейшем, если найдено изменение состояния шумовой нагрузки, выполняются уточняющие измерения. На основе этих измерений руководителю предприятия даются рекомендации или по проверке заявленных акустических характеристик агрегатов и механизмов комбайна, или в отношении проверки акустических решений путей передачи структурного шума (шума от агрегатов, который передается в кабину по корпусу конструкции комбайна), или же по проверке шумоизоляции кабины
Ключевые слова: ШУМ, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО, КОМБАЙНЫ, АКУСТИКА, АНАЛИЗ, РАСЧЁТЫ
Рок 10.21515/1990-4665-121-078
UDС 631.3:331.45:681.84/.85 Engineering sciences
COMPARISON OF SPECTROGRAMS OF THE MOST ACOUSTICALLY LOADED MODES OF OPERATION OF HARVESTERS
Hayda Anna Stanislavovna postgraduate
RSCI SPIN-code 8695-2067
Luhansk State Agrarian University, Luhansk, Ukraine
Nowadays the method of finite elements (MFE) is a standard method of acoustic analysis. It consists in finding the solution of the function on the maximum allowable quantity of piecewise continuous functions that are determined in allowed number of subdomains. The number of sub-domains has a finite value but an unknown continuous value is approximated by the polynomial on each element that acquires specific values in the nodes. Polynomials can be various but all of them produce continuity of total value along its limits. Herewith because of technical features of the calculation process minimization of numbers of polynomials is required according to the criterion of acceptable precision. In the chosen COMSOL Multiphysics program model the range of frequencies under analysis is the result of the sum of 10 segments (sub-ranges). Such a sub-range is a minimal discrete value in certain conditions of calculation. Thus, the calculated value on this subrange can be considered as the result of calculation by means of using the band-pass filter with 35 Hz bandwidth. Because of this, we can draw a conclusion about changing the state change of the noise exposure on the combine operator with respect to the previous measurement according to the regulatory methodology. Hereinafter if the stated change of the noise exposure is found, measurements that are more precise are taken. On the basis of these measurements the head of the company receives recommendations either on verification of stated acoustic characteristics of devices and mechanisms of a harvester or on verification of acoustic ways of transmission of structural noise (noise created by devices that penetrates into the booth through the combine body), or on verification of noise isolation of the booth
Keywords: NOISE, AGRICULTURE, HARVESTERS, ACOUSTICS, ANALYSIS, CALCULATIONS
Метод конечных элементов (МКЭ) на сегодня является стандартным методом акустического анализа. Особенности его применения исследованы рядом работ [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10]. Отметим, что идеология МКЭ - это нахождение решения функции на максимально допустимом множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на допустимом числе подобластей. То есть, для определения непрерывной функции строится дискретная модель, в которой геометрия воспроизведена в последовательности область - подобласть (элемент). Подобласти между собой имеют общие узловые точки. Количество подобластей имеет конечное значение, а неизвестная непрерывная величина аппроксимируется на каждом элементе полиномом, который приобретает определенные значения в узлах. Полиномы разные, но воспроизводят непрерывность общей величины вдоль своих границ. При этом по техническим особенностям расчетного процесса, нужна минимизация количества полиномов по критерию допустимой точности.
Таким образом, например, для тонких твердых пластин и стандартизированного значение уровня звукового давления 94 дБ (1 Па давления) для площади поверхности 1 м2 структурной модели с помощью МКЭ можем получить описание колебаний по дискретизированной сетке узлов.
Исходя из сказанного, определим соответствие исследуемой модели по программе COMSOL Multiphysics (модель Car Interior) результатам измерений шумомером в кабине комбайна. Для этого обсчитаем уровень звукового давления в октавной полосе и сравним его с ранее приведенными значениями согласно режимам работы комбайна R1-R6.
Отметим следующее: в выбранной модели программы COMSOL Multiphysics исследуемый диапазон частот образован суммой 10 отрезков (поддиапазонов). Такой поддиапазон является минимальным дискретным значением при определенных условиях расчета. То есть, полученное
расчетное значение на этом поддиапазоне можно рассматривать как результат расчета путем использования полосового фильтра с шириной пропускания 35 Гц. Для сходимости результатов такой фильтр должен соответствовать принципам расчета при использовании стандартных октавных и долеоктавних фильтров. Поэтому полученное для поддиапазона значение уровня звукового давления является результатом усреднений на этом отрезке частоты. Поскольку график в данном случае образован отрезками прямых линий, для усреднений могут быть использованы точка в начале отрезка (шага расчета) и конечная точка этого отрезка. При этом оба значения уровня звукового давления учитываются как два измерения в одной точке для одного и того же значения частотной полосы. В дальнейшем, для определения уровня звукового давления на всем диапазоне (для всей октавной полосы, разделенной шагами расчета) используется стандартная формула логарифмического добавления уровней звукового давления согласно разным частотным полосам.
То есть, согласно стандарту «ГОСТ 12.1.027-80. ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в реверберационном помещении. Технический метод» [11] обсчитаем средние значения уровней звукового давления в соответствующих диапазонах, равных шагу расчета (35 Гц), а затем воспользуемся формулой стандарта «ГОСТ 12.4.095-80 Машины сельскохозяйственные самоходные. Методы определения вибрационных и шумовых характеристик» [12] для расчета уровня звукового давления во всей октавной полосе.
Определим средний уровень звукового давления как:
где п - количество измерений в выбранном интервале частот; Ь; -значения уровней звукового давления по замерам, дБ; Ь ср. - среднее значение уровня звукового давления в выбранном интервале частот.
По аналогии с формулой 1 приложения 2 «ГОСТ 12.4.095-80 ГОСТ 12.4.095-80 Машины сельскохозяйственные самоходные. Методы определения вибрационных и шумовых характеристик» [12] обозначим уровень звукового давления в октавной полосе как:
где Ьсер2. - среднее значение уровня звукового в выбранном интервале частот соответствующей октавы; т - количество равных интервалов частот, на которые разбита октава.
Тогда, октавная полоса со среднегеометрической частотой 500 Гц примерно образована суммой следующих интервалов частот: (360-395) Гц, (395-430) Гц, (430-465) Гц, (465-500) Гц, (500-535) Гц, (535570) Гц, (570-605) Гц, (605-640) Гц, (640-675) Гц, (675-710) Гц.
Далее рассмотрим следующее. Проводимые измерения с помощью шумомера по наиболее нагруженному (Б11, Б12, Б13) акустическому режиму Я4 (скорость барабана обмолота 1240 об / мин., скорость мотовила 18 об/мин) и экспериментальному (Б20, Б21, Б22) режиму Я7 (скорость барабана обмолота 1240 об/мин., скорость мотовила 18 об / мин, двери кабины открыты). Необходимым условием являются следующие значения измерений: по режиму Я1 (скорость барабана обмолота 1090 об./мин., скорость мотовила 18 об./мин.); значение измерений по режиму Я2 (скорость барабана обмолота 1090 об./мин., скорость мотовила 36 об./мин.); значение измерений по режиму Я3 (скорость барабана обмолота 1090 об./мин., скорость мотовила 46 об./мин.); значение измерений по режиму Я4 (скорость барабана обмолота 1240 об./мин., скорость мотовила 18 об./мин.); значение измерений по режиму Я5 (скорость барабана обмолота 1240 об./мин., скорость мотовила 36 об./мин.); значение
измерений по режиму R6 (скорость барабана обмолота1240 об./мин., скорость мотовила 46 об./мин.). На базе режима R4 создан режим R7 (скорость барабана обмолота - 1240 об/мин., скорость мотовила - 18 об/мин., двери кабины открыты). На измерении F12 (режим R4) и на измерении F22 (режим R7) сделаны соответствующие аудиозаписи в кабине комбайна (f12 и f22).
Из четырех временных характеристик измерений выберем для исследования следующие: Slow -ю медленно, Fast - быстро, Impulse -импульс. Приведем файлы измерений F12 и F22 в виде:
F12
Интервал:; 0:01:03;
УЗД в октавах;
;31.5;63.0;125;250;500;1k;2.0k;4.0k;8.0k;16k;
Slow;99.83;88.39;86.81;78.84;81.46;70.48;68.89;65.16;56.70;47.41;
Fast;100.81;89.13;88.61;80.58;83.05;70.48;69.44;65.63;58.20;47.77;
Imp;102.02;89.84;89.32;80.78;83.88;70.71;69.68;66.39;59.00;48.36;
Корр. уровни;
;C;A;Z;
Slow;103.43;80.44;108.72;
F22
Интервал:; 0:01:03;
УЗД в октавах;
;31.5;63.0;125;250;500;1k;2.0k;4.0k;8.0k;16k;
Slow;97.13;90.03;92.98;87.43;85.25;79.33;76.86;74.38;70.91;67.14;
Fast;98.98;92.94;93.09;87.74;85.99;79.71;77.10;74.41;71.71;68.02;
Imp;99.50;92.90;94.40;88.24;85.80;79.61;76.89;74.23;71.55;67.95;
Корр. уровни;
;C;A;Z;
Slow;99.64;86.46;102.85; http://ej .kubagro.ru/2016/07/pdf/78.pdf
Согласно пункта 3, таблицы 3 методических указаний [13] установлены следующие среднегеометрические и граничные частоты октавных полос (таблица 1)
Таблица 1 - Граничные и среднегеометрические частоты октавных
полос
Среднегеометрические частоты, Гц Граничные частоты, Гц
Нижние Верхние
31,5 22,4 45
63 45 90
125 90 180
250 180 355
500 355 710
1000 710 1400
2000 1400 2800
4000 2800 5600
8000 5600 11200
То есть, в диапазоне частот от 355 до 710 Гц для определенного режима R4 имеется превышение уровней звукового давления дБ, что и является возможной причиной превышения уровня звука в дБА. Отметим, что поскольку преобразования dBSPL в dBFS происходит без специальных корректирующих плагинов на частотную характеристику А и в соответствии с пунктом 3 документа [14] разрешенный входящий максимальный сигнал составляет -9 dBfs от разрешенного максимального уровня программного сигнала (т.е. от 96 дБ) получим, что максимальный сигнал записанного измерения шума в шкале dBFS будет определен как -9 dB. Заметим еще, что наиболее близкой из трех характеристик (Slow -медленно, Fast - быстро, Impulse - импульс) по скорости усреднения к интервалу дискретизации программы Audacity является характеристика Impulse, поскольку время усреднения согласно [15] составляет 35 мс против 125 мс (Fast) и 1 с (Slow). То есть, в отличие от стандартного использования режима "медленно" согласно [12] более целесообразно
использовать записанные значения на характеристике "импульс", учитывая к тому же их несколько больший уровень.
Программа Audacity позволяет производить экспорт данных построенного спектра в формат .txt. Данные по этим файлами f12spectrum.txt и f22spectrum.txt используем для расчетов уровней электрического сигнала в октавных полосах и сравнений с измеренными уровнями звукового давления. Также отметим, что программа Audacity по условиям воспроизведения спектра (файлы приложения № f12spectrum.txt и f22spectrum.txt) разбивает весь диапазон частот на отрезки (поддиапазоны, шаги расчета) величиной в 21,533203 Гц. Но, вследствие неравномерности ЧХ выбранного микрофона и других погрешностей, необходимо ограничиться частотами до 1400 Гц. Для вычислений рассмотрели соответствующие аудиофайлы f12 «Енисей 9502 и f22 «Енисей 950». Аудиофайлы оцифрованы с частотой 44100 Гц, разрядность - 16 bit. Принцип построения спектра (рисунок 1) - быстрое преобразование Фурье, окно Ханинга.
Рисунок 1 - Спектр аудиосигнала f12 «Енисей КЗС 950»
Сравним (таблица 2) данные из файла спектра аудиозаписи звука (исполненного одновременно с измерением F12) и значение Impulse того же измерения F12.
Таблица 2 - Сравнение расчетов по сетке dBFS для аудиосигнала f12
и измерений F12 по сетке dBSPL
Уровень по Частота по Средне- Граничные частоты, Уровень
спектру по спектру в геометрически Гц звукового
шкале dBFS, шкале dBFS е частоты давления в
дБ октавных полос Нижние Верхние октавной полосе на характеристике Impulse, дБ
31,5 22,4 45 102.02
-11,889264 21,533203
-14,182815 43,066406
63 45 90 89.84
-22,168369 64,599609
-23,617258 86,132812
125 90 180 89.32
-23,727686 107,666016
-25,184093 129,199219
-26,882010 150,732422
-31,161892 172,265625
250 180 355 80.78
-32,813438 193,798828
-32,751102 215,332031
-34,055592 236,865234
-34,528946 258,398438
-35,014404 279,931641
-34,920830 301,464844
-32,824665 322,998047
-31,442049 344,531250
500 355 710 83.88
-32,201778 366,064453
-31,659883 387,597656
-30,266401 409,130859
-31,153183 430,664062
-29,227552 452,197266
-31,280098 473,730469
-32,631126 495,263672
-32,238548 516,796875
-30,885176 538,330078
Продолжение таблицы 2
Уровень по Частота по Средне- Граничные частоты, Уровень звукового
спектру по спектру в геометрически Гц давления в
шкале dBFS, шкале dBFS е частоты октавной полосе на
дБ октавных полос Нижние Верхние характеристике Impulse, дБ
-30,708902 559,863281
-30,612803 581,396484
-31,041922 602,929688
-31,632893 624,462891
-32,284660 645,996094
-32,409538 667,529297
-33,200581 689,062500
1000 710 1400 70.71
-34,241753 710,595703
-34,799866 732,128906
-35,009384 753,662109
-35,837799 775,195312
-36,416824 796,728516
-36,876415 818,261719
-37,017086 839,794922
-38,147041 861,328125
-38,634487 882,861328
-38,975578 904,394531
-40,465874 925,927734
-41,175198 947,460938
-41,617508 968,994141
-40,399536 990,527344
-40,071445 1012,060547
-41,044201 1033,593750
-41,207020 1055,126953
-41,015877 1076,660156
-41,329334 1098,193359
-41,431736 1119,726562
-41,401173 1141,259766
-42,098972 1162,792969
-42,302246 1184,326172
-42,217815 1205,859375
-42,275414 1227,392578
-41,822212 1248,925781
-41,315403 1270,458984
-41,518726 1291,992188
-42,524834 1313,525391
-42,543034 1335,058594
-42,308933 1356,591797
-43,249458 1378,125000
-43,481575 1399,658203
По таблице 2 количество поддиапазонов величине 21.53Гц составляет:
а) для октавной полосы со среднегеометрической частотой 31.5 Гц -1 отрезок;
б) для октавной полосы со среднегеометрической частотой 63 Гц - 1 отрезок;
в) для октавной полосы со среднегеометрической частотой 125 Гц - 3 отрезка;
г) для октавной полосы со среднегеометрической частотой 250 Гц - 7 отрезков;
д) для октавной полосы со среднегеометрической частотой 500 Гц -15 отрезков;
е) для октавной полосы со среднегеометрической частотой 1000 Гц -32 отрезка.
В дальнейшем воспользуемся схемой расчета уровней в
октавных полосах, которая выше использовалась для расчета результатов для модели СОМЗОЬ МиШрИуБ^Б.
То есть, для каждой октавной полосы:
1) обсчитаем уровни в середине шагов расчета (поддиапазонов частот величиной 21.53 Гц) по формуле (1)
2) обсчитаем уровень звукового давления в октавной полосе путем логарифмического добавления по формуле (2).
Обозначим пары значений по своим отрезками в диапазоне частот от 21.53 Гц до 1399.66 Гц:
А = (11.89 14.18); В = (22.17 23.62); С1 = (23.73 25.18);
С2 = (25.18 26.88); С3 = (26.88 31.16); Б1 = (32.81 32.75);
Б2 = (32.75 34.06); Б3 = (34.06 34.53); Б4 = (34.53 35.01);
Б5 = (35.01 34.92); Б6 = (34.92 32.83) Б7 = (32.83 31.44);
У1 = (32.20 31.66); У2 = (31.66 30.27); У3 = (30.27 31.15);
Y4 = (31.15 29.23); Y5 = (29.23 31.28); Y6 = (31.28 32.63); Y7 = (32.63 32.24); Y8 = (32.24 30.89); Y9 = (30.89 30.71); Y10 = (30.71 30.61); Y11 = (30.61 31.04); Y12 = (31.04 31.63); Y13 = (31.63 32.29); Y14 = (32.29 32.41); Y15 = (32.41 33.2); F1 = (34.24 34.8); F2 = (34.8 35.01); F3 = (35.01 35.84); F4 = (35.84 36.42); F5 = (36.42 36.88); F6 = (36.88 37.02); F7 = (37.02 38.15); F8 = (38.15 38.63); F9 = (38.63 38.98); F10 = (38.98 40.47); F11 = (40.47 41.18); F12 = (41.18 41.62); F13 = (41.62 40.4); F14 = (40.4 40.07); F15 = (40.07 41.04); F16 = (41.04 41.21); F17 = (41.21 41.02); F18 = (41.02 41.33); F19 = (41.33 41.43); F20 = (41.43 41.4); F21 = (41.4 42.1); F22 = (42.1 42.3); F23 = (42.3 42.22); F24 = (42.22 42.28); F25 = (42.28 41.82); F26 = (41.82 41.32); F27 = (41.32 41.52); F28 = (41.52 42.53); F29 = (42.53 42.54); F30 = (42.54 42.31); F31 = (42.31 43.25); F32 = (43.25 43.48).
Расчеты выполним в программе SMath Studio. Расчет уровней dBFS аудиосигнала f12 в октавных полосах.
А:= (11.89 14.18) В:= (22.17 23.62) С1:= (23.73 25.18) С2:= (25.18
26.88)
С3:= (26.88 31.16) D1:= (32.81 32.75) D2:= (32.75 34.06) D3:= (34.06
34.53)
D4:= (34.53 35.01) D5:= (35.01 34.92) D6:= (34.92 32.83) D7:= (32.83
31.44)
а:= 1..2 b:= 1..2 c:= 1..2 d:= 1..2 LP1:= Ха LP2:= Х b
(Хс1 Хс2 Хс3) W2:= (Хё1 Хё2 Хё3 Хё4 Хё6 Хё7) 11:= 1..3 12:= 1..7 13:= 1..3
ЬР3:= 10 • 1ОЕ1ОГ]Т (Ю0^1 )"
V11=1 у
W3:= (ХЬ ЬР3 ЬР4) ЬР5:= 10 1оё10Г]Т (ю™113)
V13=1 у
ЬР1 = 13.1842 ЬР2 = 22.9552 ЬР3 = 32.0092 ЬР4 = 42.3332 ЬР5 = 42.7643
У1:= (32.20 31.66) У2:= (31.66 30.27) У3:= (30.27 31.15) У4:= (31.15
29.23)
У5:= (32.20 31.66)
У6:= (31.28 32.63) У7:= (32.63 32.24) У8:= (32.24 30.71) У9:= (30.89
30.71)
У10:= (30.71 30.61)
У11:= (30.61 31.04) У12:= (31.04 31.63) У13:= (31.63 32.29) У14:= (32.29 32.41)
У15:= (32.41 33.2)
Б1:= (32.24 34.8) Б2:= (34.8 35.01) Б3:= (35.01 35.84) Б4:= (35.84
36.42)
Б5:= (36.42 36.88)
Б6:= (36.88 37.02) Б7:= (37.02 38.15) Б8:= (38.15 38.63) Б9:= (38.63
38.98)
Б10:= (38.98 40.47)
Б11:= (40.47 41.18) Б12:= (41.18 41.62) Б13:= (41.62 40.4) Б14:= (40.4
40.07)
Б15:= (60.07 41.04)
Б16:= (41.04 41.21) Б17:= (41.21 41.02) Б18:= (41.02 41.33) Б19:= (41.33 41.43)
Б20:= (41.43 41.4)
Б21:= (41.4 42.1) Б22:= (42.1 42.3) Б23:= (42.3 42.22) Б24:= (42.22
42.28)
Б25:= (42.28 41.82)
Б26:= (41.82 41.32) Б27:= (41.32 41.52) Б28:= (41.52 42.53) Б29:= (42.53 42.54)
Б30:= (42.54 42.31) Б31:= (42.31 43.25) Б32:= (43.25 43.48) у:= 1..2 Г: = 1..2 14:= 1..15 15:= 1..32
' ■ ■ Г
Ху1 := 10• 1оё10[1 • £(ю0,1' У11у )| Ху2:= 10 • 1оё10[1 • £(100,"121у
V 2 у=1 у V 2 у=1
Ху3:= 10^10 Ц0' 1у
V2 у= У
I / 0,1 • У3, \ ;(10 1у)
^12/ Л
1 жг^ Л _ 0,1 • У4
Ху4:= 10 1ов10 Ц0' 1у
V2 у= У
)| Ху5:= 10 1оё10[ —£(100,1 У51у)
V 2 у=1
2
1 ЖГ^ Л _ 0,1 • У6
Ху6:= 10 1ов10 Ц0' 1у
V2 У= У
0,1 У6 ;(10 1у)
Г л 2 / _____ \\
1у
Ху7:= 10 • ^10 --£ 10
V 2 у=1
1 - (100,1 • У?1у)
2
1 „ 0,1 • У8
Ху9:= 10 • log10 --£(10" ' 1у
V 2 у=1
:(100,119|у)
Ху8:= 10-^10 --£(10" ' 1у
V 2 у=1
;(ю0,1 У81у)
2
1 2 0,1 У10
Ху10:= 10 • log10 --£(10""'Му
V 2 у=1
)1 Ху11:= 10-^10| £ (100,1У111у ) у V2 у= у
Ху12:= 10 • log10 --£(10"'"1Му
V 2 у=1
;(ю0,1 • У12'у)
Ху13:= 10• ^10 --£(10""'Му
V 2 у=1
;(ю0,1 • У131у)
2
1у
;(ю0,1 • У151у)
Ху14:= 10 •log10 --£ 10
V 2 у=1
1 - (100,1 • У14'у)
Ху15:= 10• log10 --£(10""'Му
V 2 у=1
W4:= (Ху1 Ху2 Ху3 Ху4 Ху5 Ху6 Ху7 Ху8 Ху9 Ху10 Ху11 Ху12 Ху13 Ху14 Ху15)
ЬР6:= 10 • ^ю(£(100,1 • W4lt4 )1 ЬР6 = 43.2455
V14=1 у
(1 2 / Л (1 2 / \
ХА:= 10-^10 --£(ю0,1'^) Х£2:= 10-^10 --£(ю0,1^)
V 2 г=1 у V 2
( 1 2
ХВ:= 10• log10 --£(100,1'Р%)
г=1
2
V 2 г=1 /
1 2 1 2
ХГ4:= 10-^10 1- £(100,1 ') ХГ5:= 10•log10 -1- £(100,1 ) ° у V 2 г=1
2
V 2 г=1 /
12
ХГ6:= 10-^10 ~ £(100,1 'Р6^)
V 2 г=1
/
1 2 1 2
ХП:= 10 - log10 1- £(100,1 - Р?1г) ХГ8:= 10•log10 -1- £(100,1 ^) ° у V 2 г=1
2
V 2 г=1 /
12
ХТ9:= 10-^10 ~ £(100,1 'Р%)
V 2 г=1 /
1 2 1 2
ХА0:= 10-log10 —£(100,1Р101г) ХА1:= 10-^10 —£(ю0,1^)
V 2 г=1 у V 2 г=1
ХА2: = 10-^10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 10°л■F12lf) У
ХШ: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 1001 ■F13lf) У ХА4: = 10 - log10 ' 1 V 2 I (100,1 - F14lf f=1 )У У
ХП5: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 1001 ■F15lf) У
ХП6: = 10 - ^10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 1001 ■F16lf) У ХА7: = ю-ад0 ' 1 V 2 I (100,1 - F17lf f=1 )У У
ХП8: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 1001 ) У
ХЛ9: = 10 - ^10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 1001 ■F19lf) У ХШ: = 10-^10 ' 1 V 2 I (100,1 f=1 )У У
ХШ: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 1001 - F21lf) У
ХШ: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f=1 Л 1001 - F22lf) У ХШ = 10 - log10 Г1 V 2 (100Д - F23lf f=1 )У У
ХШ: = 10 - ^10 Г1 V 2 2 I f=1 Л 1001 - F24lf) У
Х,25: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f=1 100,1 - F25lf )У У ХШ = 10 - log10 Г1 V 2 (100Д -1?2% f=1 )У У
ХШ: = 10 - ^10 Г1 V 2 2 I f=1 У
ХШ: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f=1 100,1 - F28lf )У У ХШ = 10-^10 Г1 V 2 (100Д ^ f=1 )У У
ХВ0: = 10 - log10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 100,1 - F30lf) У
ХШ: = 10 - ^10 Г1 V 2 2 I f =1 Л 100,1 - F31lf) У ХВ2: = 10 - log10 ' 1 V 2 I (100,1 - F32lf f=1 )У У
W5:= (ХП Х,2 ХВ Х,4 Х5 Х,6 ХП Х,8 Х© ХА0 ХП1 ХП2 ХШ
ХА4 ХП5 ХА6 Х17 ХА8 ХА9 Х20 ХШ Х22)
V 15=1 у
Таким образом, уровни аудиосигнала И2 в сетке ёБР8 составляют:
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 31.5 Гц -ЬР1 = 13.18 ёБР8;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 63 Гц -ЬР2 = 22.96 ёБР8;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 125 Гц -ЬР3 = 32.01 ёБР8;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 250 Гц -ЬР4 = 42.33 ёБР8;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 500 Гц -ЬР6 = 43.25 ёБР8;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 1000 Гц -ЬР7 = 55.82 ёБР8.
- для диапазона от 45Гц до 355Гц (включая октавные полосы со среднегеометрическими частотами 63 Гц, 125 Гц, 250 Гц) - ЬР5 = 42.76
Аналогично проанализируем аудиозапись из кабины комбайна во время измерения Р22 (рисунок 2 и таблица 3).
ёБР8.
©ОС Г22енкей950 Файл Правка Вид Управление Дорожки Создание Эффекты Анализ Справка
■ ш т и » w | 11 ^ AM |Л| Л! П1 П1 1« I мр- -е- ii: ГЫ* »
* ' 1 4 1 1 4 • ■ Н , 24 0 у» т 24 0 AL5A ; i<) default : default: Front Mic : 1
Х.:Уберы ура ▼ ' ПмП
Стерео. АЛ lOOHr 1
16-bit PCM 0,5-
Тихо | Соло |
■I- 0,0-
LjSUJ -0,5-
-1.0
1, D
0.5
0,0-
-0.5
■1.0
Частотный анализ
-54Д6 60Д6-66Д6-■72Д6-
-7вдб -34Д6-
тгг
___m _
1 _ гтп
"Гг
30Гц 40Гц 6ЭГЦ 100Гц 140Гц 200Гц 300Гц 500Гц 690Гц ЮООГц 2000Гц 3000Гц 5000Гц 10000Гц 20000Гц
Алгоритм: | Спектр Функция: Hanning window
* Размер: 2048
I Экспортировать..
t Ось: Логарифмический масштаб С
Рисунок 2 - Спектр аудиосигнала £22 «Енисей 950»
Таблица 3 - Сравнение расчетов по сетке для аудиосигнала £22 Енисей 950 и измерений Б22 по сетке ёБ8РЬ
Уровень по спектру по шкале dBFS, дБ Частота по спектру в шкале Средне-геометрическ ие частоты октавных полос Граничные частоты, Гц Уровень звукового давления в октавной полосе на характеристике Impulse, дБ
Нижние Верхние
31,5 22,4 45 99.50
-9,110625 21,533203
-15,413717 43,066406
63 45 90 92.90
-19,429035 64,599609
-19,371147 86,132812
125 90 180 94.40
-17,512398 107,666016
-17,714121 129,199219
-17,479588 150,732422
-18,454773 172,265625
Продолжение таблицы 3
Уровень по Частота по Средне- Граничные частоты, Уровень
спектру по спектру в геометрическ Гц звукового
шкале шкале dBFS ие частоты давления в
dBFS, дБ октавных Нижние Верхние октавной
полос полосе на
характеристике
Impulse, дБ
250 180 355 88.24
-19,321411 193,798828
-20,583492 215,332031
-22,566153 236,865234
-23,660273 258,398438
-23,619871 279,931641
-24,051847 301,464844
-24,094955 322,998047
-25,315956 344,531250
500 355 710 85.80
-25,942024 366,064453
-24,980345 387,597656
-24,967396 409,130859
-24,571724 430,664062
-24,823143 452,197266
-24,890142 473,730469
-25,902958 495,263672
-26,907084 516,796875
-27,661142 538,330078
-28,844282 559,863281
-30,175701 581,396484
-31,671953 602,929688
-32,007381 624,462891
-30,239079 645,996094
-30,169384 667,529297
-30,597136 689,062500
1000 710 1400 79.61
-31,814047 710,595703
-32,109997 732,128906
-32,608208 753,662109
-32,475029 775,195312
-30,943560 796,728516
-29,655170 818,261719
-29,920778 839,794922
-29,206345 861,328125
-29,453768 882,861328
-30,792425 904,394531
Продолжение таблицы 3
Уровень по Частота по Средне- Граничные частоты, Уровень
спектру по спектру в геометрическ Гц звукового
шкале шкале ие частоты давления в
дБ октавных Нижние Верхние октавной
полос полосе на
характеристике
Impulse, дБ
-30,322735 925,927734
-30,521873 947,460938
-31,295031 968,994141
-30,531406 990,527344
-30,798836 1012,060547
-31,700907 1033,593750
-31,565430 1055,126953
-32,359425 1076,660156
-31,885851 1098,193359
-31,551823 1119,726562
-32,296738 1141,259766
-32,922100 1162,792969
-32,924591 1184,326172
-33,936741 1205,859375
-35,689075 1227,392578
-35,787731 1248,925781
-33,332478 1270,458984
-32,438927 1291,992188
-31,709234 1313,525391
-31,232506 1335,058594
-31,430315 1356,591797
-30,825621 1378,125000
-30,919930 1399,658203
Обозначим пары значений за своими отрезками в диапазоне частот от 21.53 Гц до 1399.66 Гц:
А = (9.11 15.41); В = (19.43 19.37); С1 = (17.51 17.71); С2 = (17.71 17.48); С3 = (17.48 18.45); Б1 = (19.32 20.58); Б2 = (20.58 22.57); Б3 = (22.57 23.66); Б4 = (23.66 23.62); Б5 = (23.62 24.05); Б6 = (24.05 24.1); Б7 = (24.1 25.32); У1 = (25.94 24.98); У2 = (24.98 24.97); У3 = (24.97 24.57); У4 = (24.57 24.82); У5 = (24.82 24.89); У6 = (24.89 25.9);
Y7 = (25.9 26.91); Y8 = (26.91 27.76) Y9 = (27.76 28.84); Y10 = (28.84 30.18); Y11 = (30.18 31.67); Y12 = (31.67 32.01); Y13 = (32.01 30.24); Y14 = (30.24 30.17); Y15 = (30.17 30.6); F1 = (31.81 32.11); F2 = (32.11 32.61); F3 = (32.61 32.48); F4 = (32.48 30.94); F5 = (30.94 29.66); F6 = (29.66 29.92); F7 = (29.92 29.21); F8 = (29.21 29.45); F9 = (29.45 30.79); F10 = (30.79 30.32); F11 = (30.32 30.52); F12 = (30.52 31.3); F13 = (31.3 30.53); F14 = (30.53 30.8); F15 = (30.8 31.7); F16 = (31.7 31.57); F17 = (31.57 32.36); F18 = (32.36 31.89); F19 = (31.89 31.55); F20 = (31.55 32.3); F21 = (32.3 32.92); F22 = (32.92 32.93); F23 = (32.93 33.94); F24 = (33.94 35.69); F25 = (35.69 35.79); F26 = (35.79 33.33); F27 = (33.33 32.44); F28 = (32.44 31.71); F29 = (31.71 31.23); F30 = (31.23 31.43); F31 = (31.43 30.83); F32 = (30.83 30.92).
Расчеты уровней dBFS в октавных полосах выполним в программе SMath Studio.
А:= (9.11 15.41) B:= (19.43 19.37) С1:= (17.51 17.71) С2:= (17.71
17.48)
С3:= (17.48 18.45) D1:= (19.32 20.58) D2:= (20.58 22.57) D3:= (22.57
23.66)
D4:= (23.66 23.62) D5:= (23.62 24.05) D6:= (24.05 24.1) D7:= (24.1 25.32)
а:= 1..2 b:= 1..2 c:= 1..2 d:= 1..2 LP1:= Ха LP2:= Х b
Хё1:=
Хё2:=
Хё4:=
Хё5:=
Хё7:=
2
у 2 а=1
]Г (1001 • )
«ы У
2 / 0 ]г (ю0Л • ) Хё3 = 10 •1og10
«ы /
2 ]Г (100,1 • )
«ы /
2 / Л ]Г (1001 • °5«) Хё6: = 10 • 1og10
«ы у у
2 / Л ]Г (1001 • )
у 2 а=1
у 2 а=1
W1:= (Хс1 Хс2 Хс3) W2:= (Хё1 Хё2 Хё3 Хё4 Хё6 Хё7) W3:= (ХЬ ЬР3 ЬР4)
11:= 1..3 12:= 1..7 13:= 1..3
ЬР3:=
ЬР5:=
10 • 1оё10[ ]Г (100,1 'W1l11) I ЬР4:= 10 • 1оё10[ £ (100,1 '^112)
У 11=1 У У 12=1
10 1оёюГ]Т (ю™»3)
,13=1
ЬР1 32.4224 У1:= У4:= У7:= У10: У13: Б1:= Б4:= Б7:= Б10: Б13:
= 13.3143 ЬР2 = 19.4001 ЬР3 = 22.5083 ЬР4 = 31.7071 ЬР5 =
= (25.94 24.98) У2:= (24.98 24.97) У3:= (24.97 24.57) = (24.57 24.82) У5:= (24.82 24.89) У6:= (24.89 25.9) = (25.9 26.91) У8:= (26.91 27.76) У9:= (27.76 28.84) = (28.84 30.18) У11:= (30.18 31.67) У12:= (31.67 32.01) = (32.01 30.24) У14:= (30.24 30.17) У15:= (30.17 30.6) (31.81 32.11) Б2:= (32.11 32.61) Б3:= (32.61 32.48) (32.48 30.94) Б5:= (30.94 29.66) Б6:= (29.66 29.92) (29.92 29.21) Б8:= (29.21 29.45) Б9:= (29.45 30.79) = (30.79 30.32) Б11:= (30.32 30.52) Б12:= (30.52 31.3) = (31.3 30.53) Б14:= (30.53 30.08) Б15:= (30.8 31.7)
0
0
Б16:= (31.7 31.57) Б17:= (31.57 32.36) Б18:= (32.36 31.89) Б19:= (31.89 31.55) Б20:= (31.55 32.3) Б21:= (32.3 32.92) Б22:= (32.92 32.93) Б23:= (32.93 33.94) Б24:= (33.94 35.69) Б25:= (35.69 35.79) Б26:= (35.79 33.33) Б27:= (33.33 32.44) Б28:= (32.44 31.71) Б29:= (31.71 31.23) Б30:= (31.23 31.43) Б31:= (31.43 30.83) Б32:= (30.83 30.92)
У1:= (25.94 24.98) У2:= (24.98 24.97) У3:= (24.97 24.57) У4:= (24.57
24.82)
У5:= (24.82 24.89)
У6:= (24.89 25.9) У7:= (25.9 26.91) У8:= (26.91 27.76) У9:= (27.76
28.84)
У10:= (28.84 30.18)
У11:= (30.18 31.67) У12:= (31.67 32.01) У13:= (32.01 30.24) У14:= (30.24 30.17)
У15:= (30.17 30.6)
Б1:= (31.81 32.11) Б2:= (32.11 32.61) Б3:= (32.61 32.48) Б4:= (32.48 30.94) Б5:= (30.94 29.66)
Б6:= (29.66 29.92) Б7:= (29.92 29.21) Б8:= (29.21 29.45) Б9:= (29.45
30.79)
Б10:= (30.79 30.32)
Б11:= (30.32 30.52) Б12:= (30.52 31.3) Б13:= (31.3 30.53) Б14:= (30.53
30.08)
Б15:= (30.8 31.7)
Б16:= (31.7 31.57) Б17:= (31.57 32.36) Б18:= (32.36 31.89) Б19:= (31.89
31.55)
Б20:= (31.55 32.3)
Б21:= (32.3 32.92) Б22:= (32.92 32.93) Б23:= (32.93 33.94) Б24:= (33.94
35.69)
Б25:= (35.69 35.79)
Б26:= (35.79 33.33) Б27:= (33.33 32.44) Б28:= (32.44 31.71) Б29: (31.71 31.23)
Б30:= (31.23 31.43)
Б31:= (31.43 30.83) Б32:= (30.83 30.92) у:= 1..2 Г = 1..2 14:= 1..15 15:= 1..32
Ху1 := 10 • 1овюГ1 • Х (100,1 'У11у )1 Ху2:= 10 • ^юГ1 • Х (ю0Д 'У'1у)
V 2 у=1
Ху3:= 10 1ов10 - •Х(10""" 1у
V2 У= У
V 2 у=1
I / 0,1 • У3, \ ;(10 1у)
Г Л 2 / ..... \\
1у
Ху4:= 10 1ов10 - •Х10
V 2 у=1
1 Л (100,1 ' ^ )
Ху6:= 10^10 - •Х(10""" 1у
V2 У= У
. / 0,1 • У6, \ ;(10 1у)
Ху5:= 10 1ов10 -•Х10
V 2 у=1
(0,1-У5, \ 10 1у)
2
1у
Ху7:= 10 1ов10 - •Х10
V 2 у=1
1 ^ (100,1 • )
2
1 „ 0,1 • У8
Ху9:= 10^10 - •Х(10""" 1у
V 2 у=1
:(100,"У9|у)
Ху8:= 10 1ов10 -•Х(10""" 1у
V 2 у=1
;(ю0Д ' У81у)
2
1 „ 0,1 • У10
Ху10:= 10 1ов10 - •Х(10""'"1у
V 2 у=1
)1 Ху11:= 10 1ов10| !• Х(100,1'У111у )
У V2 у=1
Ху12:= 10 1ов10 - •Х(10"""'1у
V 2 у=1
;(ю0,1 • У121у)
Ху13:= 10• ^10 - •Х(10"""'1у
V 2 у=1
;(ю0,1 • У131у)
' 1 ^ (100,1 У141У )'
;(ю0,1 • У151у)
Ху14:= 10 1ов10 - •Х(10"""'1у
V 2 у=1
Ху15:= 10 1ов10 - •Х(10"""'1у
V 2 у=1
W4:= (Ху1 Ху2 Ху3 Ху4 Ху5 Ху6 Ху7 Ху8 Ху9 Ху10 Ху11 Ху12 Ху13 Ху14 Ху15)
'15' ,0,1 ^
ЬР6:= 10 • 1ое10[ (100,1 'W4l14) | ЬР6 = 40.3086
14=1
( 1 2 / Л ( 1 2 / \
Х1:= 10^10 -•£(100,1'Р11Г) Х£2:= 10^10 -•£(ю0,1'^)
V2 ^ У V2
( 1 2 I ч
Х£3:= 10-1ОЕ10 -•£(100,1'Р%)
V 2 £=1 г
/12/ Л /12/ ч
Х£4:= 10-1о£10 — £(100,1 ') Х£5:= 10^10 -1- £(100,1 )
V 2 £=1 /
V 2 £=1
/12/ ч
Хй6:= 10-1о£10 — £(100,1 'Рб^)
V 2 £=1 г
/ 1 2 / ч\ /12/ ч
Х£7:= 10-1о£10 — £(100,1 'Р?1£) Х£8:= 10^10 — £(100,1 ^)
V 2 £=1 /
V 2 £=1
/12/ ч
Х©:= 10-1о£10 — £ (100,1 ' Р%)
V 2 £=1 /
( 1 2 / Л /12/ ч
ХП0:= 10• ^10 —£(100,1Р101£) ХА1:= 10-1ов10 — £(ю0,1^)
V2 У V2
( 1 2 / ч
ХП2:= 10 1ое10 —•£ (100,1 'Р1%)
V 2 I=1 /
у л
( 1 2 / Л /12/ ч
ХП3:= 10 1ое10 — £(100,1 'Р1%) ХА4:= 10^10 ~ £(ю0,1™»')
V2 У V2
( 12/ ч
ХА5:= 10 1ое10 —•£(100,1 'Р1%)
V 2 £=1 /
у л
( 1 2 / Л /^ 1 2 / 0
ХАб:= 10 1ое10 —•£(100,1 ,Р1%) ХА7:= 10 1ов10 -•£(ю0,1^)
V2 У V2
( 1 2 / 0 ХА8:= 10 1ое10 -•£(100,1 'Р1%)
V2
( 1 2 < Л ( 12/ ч'
ХА9:= 10• 1о§10 -•£(100,1 Р191£) Х£20:= 10 1ов10 (100,1'Р2%)
V2
( 12/
Х£21:= 10 1ое10 -•£(100,1 Р211£)
V 2 £=1
V 2 £=1 /
у л
( 1 2 / Л /12/ О
Х£22:= 10 1ов10 -•£(100,1,Р2%) Х£23:= 10 1ов10 -•£(100,1,Р2%)
V2 У V2 У
( 1 2 / ^ ХШ:= 10^10 — X(ю0,1'Р241г)
у 2 г=1 /
1 2 1 2
Х125:= 10^10 — X(ю0,1'™11) ХШ:= 10-^10 -1- X(100,1'Р2% ) V2 У V2 г=1
А 1 2 / \
ХШ:= 10^10 - (ю0,1'™11)
V 2 1=1 /
1 2 1 2 ХШ:= 10^10 — X(Ю0,1-^ ) ХШ:= 10^10 -1- X(100,1'Р2%)
V2 г=1 У V2
12
Х130:= 10^10 — X(100,1 'Р3% )
V 2 г=1 /
1 2 1 2
ХШ:= 10^10 --X(ю0,1™11) Х132:= 10^10 -■£(100,1'Р3%)
V2 У V2
W5:= (ХА Х12 Х13 Х14 Х15 Х16 ХП Х18 ХГ9 ХА0 ХА1 ХА2 ХА3 ХА4 ХА5 ХА6 ХА7 ХА8 ХА9 ХШ ХШ ХШ)
ЬР7:= 10 ■ ^10[ X(1001 ' W5lt5 )| ЬР7 = 47.0815
Таким образом, уровни аудиосигнала 122 в сетке ёВГБ составляют:
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 31.5 Гц ЬР1 = 13.31 ёВГБ;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 63 Гц ЬР2 = 19.4 ёВГБ;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 125 Гц ЬР3 = 22.51 ёВГБ;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 250 Гц ЬР4 = 31.71 ёВГБ;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 500 Гц ЬР6 = 40.31 ёВГБ;
15=1
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 1000 Гц -LP7 = 47.08 dBFS.
- для диапазона от 45Гц до 355Гц (включая октавные полосы со среднегеометрическими частотами 63 Гц, 125 Гц, 250 Гц) - LP5 = 32.42 dBFS
Обсчитаем также уровни звукового давления Ls12 и Ls22 в диапазоне частот от 45Гц до 355Гц для соответствующих измерений F12 и F22 на характеристике Impulse (дБ).
Определим для измерения F12 матрицу S12, а для измерения F22 матрицу S22.
Расчет уровней звукового давления в диапазоне частот от 45Гц до 355 Гц:
S12:= (89.84 89.32 80.78) S22:= (92.9 94.4 88.24) t:= 1..3
Ls12:= 10 ■ log1<(iК-« j\ Ls22:= 10 ■ log^i^ j\
V t=1 J V t=1 J
Ls12 = 92.8748 Ls22 = 97.3005
Сопоставим (табл. 4) значения в октавных полосах для аудиосигналов f12 «Енисей 950» и f22 «Енисей 950» (шкала dBFS) и значений согласно временной характеристики IMPULSE для измерений F12 и F22 (шкала dBSPL).
Таблица 4 - Соотношение уровней в октавных кругах
Среднегеометрические частоты октавных полос Уровень аудиосигнала f12 по спектру в шкале dBFS, дБ Уровень аудиосигнала f22 по спектру в шкале dBFS, дБ Уровень звукового давления для измерения F12 в октавной полосе на характеристике Impulse, дБ Уровень звукового давления для измерения F22 в октавной полосе на характеристик е Impulse, дБ
31,5 - 13.18 - 13.31 102.02 99.50
63 - 22.96 - 19.4 89.84 92.90
125 - 32.01 - 22.51 89.32 94.40
250 - 42.33 - 31.71 80.78 88.24
500 - 43.25 - 40.31 83.88 85.80
1000 - 55.82 - 47.08 70.71 79.61
Сопоставим (табл. 5) значения в полосе 45Гц до 355Гц для
аудиосигналов f12 Енисей 950 и f22 Енисей 950 (шкала dBFS) и значений согласно временной характеристики IMPULSE для измерений F12 и F22 (шкала dBSPL).
Таблица 5 - Соотношение уровней в полосе 45 Гц до 355 Гц
Диапазон частот от 45Гц до 355Гц (включает в себя октавные полосы со среднегеометрическими частотами 63 Гц, 125 Гц, 250 Гц)
Уровень LP5f12 аудиосигнала f12 по спектру в шкале dBFS, дБ Уровень LP5m аудиосигнала f22 по спектру в шкале dBFS, дБ Уровень Ls12 звукового давления для измерения F12 на характеристике Impulse, дБ Уровень Ls22 звукового давления для измерения F22 на характеристике Impulse, дБ
- 42.76 - 32.42 92.87 97.3
Высчитаем (табл. 6) различия 0 в уровнях аудиосигнала f22 и f12, а также различия в уровнях звукового давления на характеристике Impulse для измерений F22 и F12.
Таблица 6 - Расхождение в уровнях в соответствующих октавных
полосах
Средне-геометричные частоты октавных полос, Гц Расхождения 0 в уровнях аудиосигнала f22 i f12 Расхождения в уровнях звукового давлениях на характеристике Impulse для измерений F22 та F12
31,5 0.13 - 2.52
63 3.56 3.06
125 9.5 5.08
250 10.62 7.46
500 2.94 1.92
1000 8.74 8.9
Согласно рассмотренному отметим:
1) аудиотракт в октавной полосе со среднегеометрической частотой 31.5 Гц слабо реагирует на изменение уровня звукового давления;
2) несоответствие (100 * 0/£) воспроизведения аудиотрактом изменения уровней звукового давления:
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 63 Гц составляет 16%;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 125 Гц составляет 87%;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 250 Гц составляет 42%;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 500 Гц составляет 53%;
- для октавной полосы со среднегеометрической частотой 1000 Гц составляет - 2%.
То есть:
а) Согласно точности воспроизведения изменений звукового давления на характеристике Impulse наиболее информативными параметрами спектра звукового сигнала аудиотракта являются уровни в
сетке в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63
Гц и 1000 Гц.
б) Наибольший прирост энергии акустического шума в экспериментальном режиме Я7 наблюдается в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63 Гц, 125 Гц, 250 Гц.
Для наглядной оценки влияния прироста энергии построим графики (рисунок 3) уровней звукового давления на соответствующих режимах работы комбайна Я (Я4 - максимально акустически нагруженный режим, Я7 - экспериментальный режим на базе режима Я4). Значение для режимов Я4, Я7 - по данным таблицы 7.
Таблица 7 - Значения усредненных уровней звукового давления по измерениям шумомера в октавных полосах на временной характеристике
"медленно" на соответствующих акустических режимах (Я) работы
комбайна
R Уровни звукового давления в октавных полосах с соответствующими среднегеометрическими частотами, дБ
31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
R4 100.33 88.79 86.60 78.70 81.56 70.90 68.87 65.33 56.60
R7 97.29 89.35 92.06 86.98 85.67 79.77 76.75 74.16 70.86
Построения выполним в среде MatLab:
f = [31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000]
p4 = [100.33 88.79 86.60 78.70 81.56 70.90 68.87 65.33 56.60]
p7 = [97.29 89.35 92.06 86.98 85.67 79.77 76.75 74.16 70.86]
semilogx(f,p4,f,p7)
xlabel('frequency')
ylabel('sound pressure level')
Рисунок 3 - Спектрограммы усреднений шумовых измерений Я4 и
Я7
Согласно рисунка 3, имеем смещение максимума уровней звукового давления в более низкочастотную область на режиме Я7 за счет прироста звуковой энергии, которое отражено в приросте = Ьб22 - Ьб12 = 97.3 -92.87 = 4.43 дБ (ёБ8РЬ). Этот прирост звуковой энергии вызывает прирост энергии аудиосигнала 0ЬР5 = ЬР5£22 - ЬР5А2 = - 32.42 - (- 42.76) = 10.34 дБ (ёББ8).
Таким образом, факт увеличения шумовой нагрузки на комбайнера можно обнаружить по параметрам аудиосигнала, записанного в кабине согласно рисунка 3. При этом для сравнений используются данные согласно предыдущему измерению на базе нормативной методики с
использованием записи измерений на временной характеристике "IMPULSE". В качестве информативных параметров для анализа изменений уровней сигнала аудиотракта предлагаются следующие:1) оценка динамики уровней в сетке dBFS в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63 Гц и 1000 Гц; 2) оценка перемещения максимума уровней аудиосигнала в сетке dBFS с определением прироста уровней в аудиотракте (0LP5) в группе октавных полос. Использование упрощенной методики оценки шумовой нагрузки в межповерочный период (то есть, между измерениями согласно ГОСТ 12.1.003-83) заключается в следующем:
Согласно заранее определенной регулярности в кабине комбайна, расположенного на стояночный площадке, проводится аудиозапись (согласно рисунку 4) на режиме, подобном режиму R4.
Рисунок 4 - Воспроизведение спектра шума комбайна с помощью звукозаписывающего тракта: АЦП - аналого-цифровой преобразователь, DSP (Digital signal processor) - микропроцессор цифровых сигналов, ЦАП -цифро-аналоговый преобразователь
При этом устанавливается наиболее акустически нагруженный режим с параметрами:
- обороты коленвала двигателя составляют 2000 оборотов в минуту (скорость оценивается с помощью стационарного тахометра)
- скорость барабана обмолота 1 240 об/мин., скорость мотовила 18 об/мин.
Аудиозапись проводится не менее 1 минуты. То есть, на этом этапе выполняет свои задачи мобильный пункт контроля. После этого записанный аудиофайл передается с помощью модема и стандарта ШОРА (по рисунок 5) в центральный пункт информационно-аналитической сети (рисунок 6).
Рисунок 5 - Возможность применения технологии по стандарту HSDPA в сочетании с технологиями Wired LAN и Wiress LAN
Мобильные пункты контроля. Записи звуковых файлов кабинах сельскохозяйственных машин с использованием оборудования по упр ащенным методикам измерений.
оценка стабильности или увеличения уровней необходимости уточняющих измерений шума. _
Рисунок 6 - Структура информационно-аналитической сети
В центральном пункте проводится обработка файла аудиозаписи с целью оценки:
а) динамики уровней в сетке в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63 Гц и 1000 Гц;
б) перемещение максимума уровней аудиосигнала в сетке ёВГ8 с определением прироста уровней в аудиотракте (0ЬР5) в группе октавных полос.
В конечном итоге, на основе этого анализа делается вывод об изменении состояния шумовой нагрузки на комбайнера относительно предыдущего измерения по нормативной методике. В дальнейшем, если найдено изменение состояния шумовой нагрузки, акустическая лаборатория, с выездом на место, с точным воспроизведением нормативной методики (подробно описанной в этом исследовании) выполняет уточняющие измерения.
На основе этих измерений руководителю предприятия даются рекомендации или по проверке заявленных акустических характеристик агрегатов и механизмов комбайна (предварительная диагностика
технического состояния), или в отношении проверки акустических решений путей передачи структурного шума (шума от агрегатов, который передается в кабину по корпусу конструкции комбайна), или же по проверке шумоизоляции кабины. Кроме этого руководитель предприятия получает информацию о способе шумозащиты комбайнера, как, например, предложенные в этом исследовании шумозащитные наушники. Эта методика была внедрена в фермерском хозяйстве г. Кременная Луганской области.
Литература
1. Silece. D2.2 User-friendly and fast methods. Pressure field based powertrain and sound propagation description [Электронный ресурс]. - EUROPEAN COMMISSION DG RESEARCH. - SIXTH FRAMEWORK PROGRAMME. PRIORITY 6. - SUSTAINABLE DEVELOPMENT, GLOBAL CHANGE & ECOSYSTEMS. INTEGRATED PROJECT -CONTRACT N. 516288. - 18/04/2005. - Способ доступа: http://www.silence-ip.org/site/fileadmin/public_reports/SILENCE_D.D9_1_ 170206 _AVL.pdf.
2. Сильвестер, П. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков [Текст] / П. Сильвестер, Р. Феррари. - М.: Мир, 1986. - 229 с.
3. Бреббия, К. Методы граничных элементов [Текст] / К. Бреббия, Ж. Теллес, Л. Вроубел. - М.: Мир, 1987. - 524 с.
4. Стрелков, С.П. Введение в теорию колебаний [Текст] / С.П. Стрелков. - М.: Наука, 1964. - 440 с.
5. Шлычков, С.В. Исследование динамических свойств механоакустических систем [Текст] / С.В. Шлычков // Проблемы механики современных машин: Материалы четвертой международной конференции / ВСГТУ. - Улан-Удэ, 2009. - Т.3. - С. 266270.
6. Сегерлинд, П. Применение метода конечных элементов [Текст] / П. Гегерлинд / Пер. с англ. - М.: Мир, 1979. - 392 с.
7. Стренг, Г. Теория метода конечных элементов [Текст] / Г.Стренг, Дж.Фикс / Пер. с англ. - М.: Мир, 1977. - 352 с.
8. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике [Текст] / О. Зенкевич. - М.: Мир, 1975. - 541 с.
9. Деклу Ж. Метод конечных элементов [Текст] / Ж. Деклу. - М.: Мир, 1976. -
96 c.
10. Осипов, А.А. Использование метода конечных элементов для расчёта акустических полей в неоднородных потоках газа [Текст] / А.А. Осипов, И.А. Ширковский // Вычисл. матем. и матем. физ. - 1988 - № 28:3. - С. 362-374.
11. ГОСТ 12.1.027-80. [Текст] ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума в реверберационном помещении. Технический метод. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 11 с.
12. ГОСТ 12.4.095-80 Машины сельскохозяйственные самоходные. Методы определения вибрационных и шумовых характеристик [Текст]. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 15 с.
13. МУ 1844-78 [Электронный ресурс]. - Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценки шумов на рабочих местах. Министерство здравохранения СССР, Москва, 1978 г. - Способ доступа: http://acoustic-ufa.ru/methods/mu-1844-78.htm [23.05.2009 22:24:04]. 14. Документ: ITU-R BS645 -[Электронный ресурс]. - Test signals and metering to be used on international sound programme connections (1986-1990-1992). - Способ доступа: http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.645-2-199203-IIIPDF-E.pdf.
15. Прецизионный шумомер Октава 110А. - [Электронный ресурс]. -Руководство по эксплуатации, РЭ 4381-003-76596538-06, Москва, 2006 г. - Способ доступа: http ://ru. convdocs. org/ docs/index-171788. html.
References
1. Silece. D2.2 User-friendly and fast methods. Pressure field based powertrain and sound propagation description [Jelektronnyj resurs]. - EUROPEAN COMMISSION DG RESEARCH. - SIXTH FRAMEWORK PROGRAMME. PRIORITY 6. - SUSTAINABLE DEVELOPMENT, GLOBAL CHANGE & ECOSYSTEMS. INTEGRATED PROJECT -CONTRACT N. 516288. - 18/04/2005. - Sposob dostupa: http://www.silence-ip.org/site/fileadmin/public_reports/SILENCE_D.D9_1_ 170206 _AVL.pdf.
2. Sil'vester, P. Metod konechnyh jelementov dlja radioinzhenerov i inzhenerov-jelektrikov [Tekst] / P. Sil'vester, R. Ferrari. - M.: Mir, 1986. - 229 s.
3. Brebbija, K. Metody granichnyh jelementov [Tekst] / K. Brebbija, Zh. Telles, L. Vroubel. - M.: Mir, 1987. - 524 s.
4. Strelkov, S.P. Vvedenie v teoriju kolebanij [Tekst] / S.P. Strelkov. - M.: Nauka, 1964. - 440 s.
5. Shlychkov, S.V. Issledovanie dinamicheskih svojstv mehanoakusticheskih sistem [Tekst] / S.V. Shlychkov // Problemy mehaniki sovremennyh mashin: Materialy chetvertoj mezhdunarodnoj konferencii / VSGTU. - Ulan-Udje, 2009. - T.3. - S. 266-270.
6. Segerlind, P. Primenenie metoda konechnyh jelementov [Tekst] / P. Gegerlind / Per. s angl. - M.: Mir, 1979. - 392 s.
7. Streng, G. Teorija metoda konechnyh jelementov [Tekst] / G.Streng, Dzh.Fiks / Per. s angl. - M.: Mir, 1977. - 352 s.
8. Zenkevich, O. Metod konechnyh jelementov v tehnike [Tekst] / O. Zenkevich. -M.: Mir, 1975. - 541 s.
9. Deklu Zh. Metod konechnyh jelementov [Tekst] / Zh. Deklu. - M.: Mir, 1976. - 96
c.
10. Osipov, A.A. Ispol'zovanie metoda konechnyh jelementov dlja raschjota akusticheskih polej v neodnorodnyh potokah gaza [Tekst] / A.A. Osipov, I.A. Shirkovskij // Vychisl. matem. i matem. fiz. - 1988 - № 28:3. - S. 362-374.
11. GOST 12.1.027-80. [Tekst] SSBT. Shum. Opredelenie shumovyh harakteristik istochnikov shuma v reverberacionnom pomeshhenii. Tehnicheskij metod. - M.: Izd-vo standartov, 1989. - 11 s.
12. GOST 12.4.095-80 Mashiny sel'skohozjajstvennye samohodnye. Metody opredelenija vibracionnyh i shumovyh harakteristik [Tekst]. - M.: Izdatel'stvo standartov, 1988. - 15 s.
13. MU 1844-78 [Jelektronnyj resurs]. - Metodicheskie ukazanija po provedeniju izmerenij i gigienicheskoj ocenki shumov na rabochih mestah. Ministerstvo zdravohranenija
SSSR, Moskva, 1978 g. - Sposob dostupa: http://acoustic-ufa.ru/methods/mu-1844-78.htm [23.05.2009 22:24:04]. 14. Dokument: ITU-R BS645 - [Jelektronnyj resurs]. - Test signals and metering to be used on international sound programme connections (1986-1990-1992). -Sposob dostupa: http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-B S.645-2-199203 -I! IPDF-E.pdf.
15. Precizionnyj shumomer Oktava 110A. - [Jelektronnyj resurs]. - Rukovodstvo po jekspluatacii, RJe 4381-003-76596538-06, Moskva, 2006 g. - Sposob dostupa: http://ru.convdocs.org/docs/index-171788.html.
