Устройство для измерения уровня звука

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к контрольно-измерительным средствам для измерения уровня звука, и может быть использована в целях охраны окружающей среды, защиты населения и обеспечения безопасных условий труда, связанных с продолжительным мониторингом шума.
Известно устройство для измерения звукового давления по патенту РФ №2476841, содержащее измерительный блок, нормирующий усилитель напряжения, средство связи с блоком представления информации и управления. Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной технике, машиностроении, энергетике и т.д. для измерения звукового давления. Недостатком известного устройства является невозможность измерения звукового давления на удалении от исследуемого объекта и длительный мониторинг объекта.
Наиболее близким к предложенной полезной модели является устройство, включающее измерительный блок и средство связи с индикаторным блоком https://www.electronpribor.ru/catalog/60/oktava-111_kontroler-24.htm. Устройство предназначено для измерений шума в санитарно-защитных зонах. Недостатком известного устройства является недостаточный охват местности и необходимость применения нескольких устройств, размещенных по периметру контролируемой территории, что приводит к существенной стоимости проведения исследований.
Полезная модель направлена на расширение арсенала технических средств путем создания технического средства (устройства) для качественного мониторинга шумового воздействия объектов, производящих звук (шум) на окружающие объекты, в том числе жилую застройку с исключением возможности фальсификации информации, с обеспечением снижения стоимости оборудования для проведения исследований (мониторинга).
Техническим результатом от применения полезной модели является непрерывное продолжение измерений с достижением достоверного результата мониторинга и повышенной точностью работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для измерения уровня звука содержит средство измерения и выполнено с обеспечением связи с внешними индикаторным блоком и блоком управления. Средство измерения включает, по меньшей мере, три измерительных канала, размещенных в корпусе с равным угловым промежутком друг от друга относительно продольной оси, при этом измерительный канал включает шумомер первого класса, усредняюще-интегрирующий с октавными и 1/3-октавыми фильтрами класса 1, и средство связи.
Корпус содержит центральную опорную часть, на которой размещены держатели измерительных каналов.
Точки соединения держателей с центральной опорной частью корпуса расположены в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса.
Точки соединения держателей с центральной опорной частью корпуса расположены в разных плоскостях, перпендикулярных продольной оси корпуса.
Каждый держатель с размещенным в нем измерительным каналом оснащен средством ветрозащиты.
Каждый держатель с размещенным в нем измерительным каналом оснащен средством защиты от птиц.
Корпус выполнен за одно целое.
Корпус выполнен разборным. Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен вид сбоку.
На фиг. 2 изображен вид сверху.
Полезная модель может быть осуществлена следующим образом.
Устройство содержит средство измерения уровня звука и средство, обеспечивающее передачу данных во внешний индикаторный блок, а также связь с блоком управления.
Средство измерения включает, по меньшей мере, три измерительных канала, размещенных в корпусе с равным угловым промежутком друг от друга относительно продольной оси корпуса.
Опытным путем установлено, что оптимально применение трех измерительных каналов, размещенных в корпусе, выполненном в форме канделябра. Корпус содержит центральную опорную часть 1, выполненную цилиндрической или призматической, с держателями 2, в которых размещены измерительные каналы. Корпус может быть выполнен за одно целое, например в виде отливки из твердой литьевой пластмассы, полиуретановой смолы. Также корпус может быть выполнен сборным из отдельных деталей. В центральной опорной части 1 выполнено отверстие для установки устройства на основании в виде стойки, кронштейна, штанги.
Каждый измерительный канал включает шумомер первого класса, имеющий в составе микрофон, предусилитель, аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорный блок, образующие измерительный блок 3 и интерфейсный блок 4, электрически связанный с блоком 3. Блок 4 выполняет функцию средства связи измерительного канала с внешним устройством, для передачи данных, например на индикаторный блок и блок управления. Интерфейсный блок 4 представляет собой электронный блок, обеспечивающий формирование данных в необходимом формате и передачу их в линию связи, выполненную кабельной или беспроводной. Измерительные каналы размещены на небольшом расстоянии друг от друга. Опытным путем установлено, что наилучшим размещением измерительных каналов является их равномерное распределение в пространстве в районе контрольной точки, а также что расстояние между каналами оптимально не более 3-х значений длины звуковой волны частоты 1000 Гц в воздушной среде при нормальных условиях.
Опытным путем установлено, что наилучшим решением является выполнение измерительных каналов с применением шумомеров, а именно шумомеров 1 класса, усредняюще-интегрирующих по ГОСТ Р53188.1 (МЭК 61672-1) с октавными и 1/3-октавыми фильтрами класса 1 по МЭК 61260-1. При этом расположение канала в держателе 2 предпочтительно параллельно продольной оси опорной части 1 корпуса.
Держатели 2 корпуса могут быть размещены на одном уровне относительно центральной части 1, точки соединения держателей 2 с частью 1 лежат в одной плоскости, перпендикулярной центральной оси корпуса. Также держатели 2 могут быть размещены на разном уровне относительно центральной части 1, т.е. точки их соединения с частью 1 при этом лежат в разных плоскостях, перпендикулярных центральной оси корпуса.
Каждый держатель 2 с размещенным в нем измерительным каналом дополнительно оснащают средством ветрозащиты 5, предпочтительно выполненном в виде колпачка из звукопроницаемого поролона. Также возможно использование искусственного меха или длинноворсовой ткани. Также применяют защиту измерительного канала от птиц в виде острых выступов, игл на защитных колпачках.
Необходимость непрерывных измерений с достижением достоверного и точного результата мониторинга обусловлена современными требованиями нормативных документов, в частности ФЗ от 30.03.1999 №52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и ФЗ от 27.12.2002 Ν 184-ФЗ «О техническом регулировании». Основными показателями шума, воздействующего на население, являются корректированные средний по времени и максимальный уровни звука. В соответствии с СанПиН 1.2.3685-21 «осреднение эквивалентного уровня звука осуществляется для дневного времени суток за 16 часов, для ночного времени суток - за 8 ч» (п. 102). Т.е. необходим постоянный мониторинг. Однако измерительный канал устройства является уязвимым при работе в непростых климатических условиях, а также от случайных внешних воздействий, например от падения предметов, влаги или от птиц, из-за чего в ряде методических документов (например, ГОСТ 23337) предлагается проводить проверку калибровки измерительных каналов до и после серии измерений, что приведет к прерыванию мониторинга на длительное время, и сильно усложнит обслуживание измерительных устройств. Использование, по меньшей мере, трех независимых каналов в контрольной точке позволяет легко идентифицировать выход из строя одного из них и не ведет к прекращению мониторинга. Такое решение оказалось в разы более дешевым и очень надежным в реальных условиях эксплуатации. Как показал многомесячный опыт, вследствие температурных перепадов, воздействия влажности и т.п. работоспособность канала может временно нарушаться, и он начинает выдавать некорректные данные, а потом опять восстанавливает свою работоспособность. При использовании одного канала такая ситуация является катастрофической, так как невозможно определить ни сам факт искажения данных, ни продолжительность периода, в течение которого действовало повреждение. Причем даже и автокалибровкой эту проблему не решить. При использовании трех и более каналов факт искажения данных может быть обнаружен практически в режиме реального времени и, при невозможности мгновенного устранения причины, учтен при анализе данных, причем интервал времени, на котором присутствуют поврежденные данные, также легко идентифицировать.
Устройство предназначено для работы в составе систем автоматизированного мониторинга, предназначенных для мониторинга шума, шумового загрязнения территории. Измерительный канал 3 регистрирует звуковое давление, преобразует его в электрический сигнал, оцифровывает и выполняет измерение уровней звука и звукового давления по 1 классу шумомеров по МЭК 61672-1. Блок интерфейса 4 обеспечивает передачу результатов измерения на внешнее устройство для обработки и индикации. Режим приема и передачи данных регулируется посредством внешнего программного обеспечения. Устройство размещают в выбранной для мониторинга территории точке, при этом внешнее приемное устройство может быть размещено на значительном удалении.
Применение предложенной полезной модели обеспечит непрерывное продолжительное измерение и получение достоверного результата мониторинга при невысоких затратах.