騒音計の説明: クラス、重み付け、校正、および現場での使用

朝 6 時に橋のデッキに立ったり、製造現場の誰もが完全に正常であると誓うコンプレッサーの横に立ったりすると、遅かれ早かれ同じ結論に達します。印象は測定値ではないということです。その変換を行うために騒音計が存在します。パスカル単位の音圧はデシベル単位の数値になり、その数値は限界値、ベースライン、または 2 年前に他の人が同じ場所で測定した測定値と比較できます。

私たちはこれらの数値を裏付ける測定チェーン、つまりコンデンサーマイク、マルチチャンネルダイナミックシグナルアナライザー、励起装置、校正機器を毎日構築しています。同じ質問がテスト エンジニア、メンテナンス チーム、大学の研究室から寄せられ続けているため、このガイドでは、実際に計測器が何を測定するのか、規格がどのように分類しているのか、測定値が通常どこで誤っているのか、いつハンドヘルド メーターが完全な取得システムに取って代わられるべきなのかなど、実用的な答えを 1 か所にまとめています。

騒音計が実際に測定するもの

楽器の内部では、マイクのダイヤフラムが数ナノメートル移動し、音圧に比例した電圧を生成します。次に、その圧力は、対数比を使用して、基準圧力で割った測定圧力の 10 を底とする対数の 20 倍を使用して、1 kHz でのおおよその聴力閾値である 20 マイクロパスカルを基準として表されます。デシベルスケールが存在するのは、耳自体が対数であるためです。 6 デシベル上昇すると音圧は 2 倍になり、10 デシベル上昇すると通常約 2 倍の音量として聞こえ、100 倍の圧力上昇は管理可能な 40 デシベルになります。

何が測定されているかに注目してください。騒音計は、カプセルの位置の音圧レベルを報告します。音源自体を表す音響パワーは報告されず、まったく異なる方法で取得されます。この区別を明確にしておくことで、サプライヤーのデータシートと現場調査が一致しないと思われる場合の大きな混乱を防ぐことができます。

現代のメーターは瞬間的なレベルで止まることはほとんどありません。検出器は重み付けされた信号を平均し、機器は一連の結果を保存します。以下の表は、レポートや規格で最も頻繁に使用されるもののリストです。

装置内部: カプセル、プリアンプ、検出器

ほとんどのプロ用メーターは、0.5 インチのコンデンサー カプセルを使用しています。薄い金属化されたダイヤフラムがバックプレートの近くに配置され、それらの間の静電容量の変化が電圧となります。外部分極カプセルには安定した分極供給が必要です。事前に分極された設計は、ダイアフラム素材に永久電荷を保持し、フィールド条件に容易に耐えることができます。カプセルの向きも重要です。自由音場マイクロホンは、音源に向けたときに自身の身体によって引き起こされる外乱を補正しますが、圧力マイクロホンはフラッシュマウントまたはカプラ用に設計されており、ランダム入射タイプは違いを分けます。

カプセルの背後では、小さなカプセル信号がケーブルを通過できるように、プリアンプは非常に高い入力インピーダンスを示す必要があります。そこから、信号は周波数重み付けネットワーク、選択可能な時定数を備えた二乗平均平方根検出器、そして最後に表示およびロギング段階を通過します。精度が実際にどこで決まるのかを覚えておく価値があります。ディスプレイはエラーにはほとんど影響しません。カプセル、そのキャリブレーション、そして楽器の周囲の音響がほぼすべてを決定します。

あらゆる音響測定のフロントエンドはセンサーであるため、私たちはカプセルの品質と機械的安定性に細心の注意を払っています。当社の音響コンデンサー マイクは、出力を記録するアナライザーと並んで実験室および現場で使用するために構築されています。

アコースティックコンデンサーマイクロホンの製品カテゴリー このカテゴリ ページには現在マイク モデルはリストされていませんが、アナライザーや振動測定装置と並んで音響カプセルが掲載されています。 製品を見る→

専門用語を使わない周波数と時間の重み付け

人間の耳はすべての周波数で同じように敏感であるわけではなく、すべての質問に適した単一の重み付けはありません。したがって、規格ではいくつかの曲線が定義されており、曲線を滑らかにするために使用される時定数とともにその曲線が記載されていない限り、測定値は無意味になります。

時間の重み付けは並行して機能します。 Fast は 125 ミリ秒の指数定数を使用し、人間のラウドネス知覚とほぼ同じように動作します。 「Slow」では 1 秒を使用し、より安定した読み取り値を提供します。 Impulse は、一時的なイベントに対して速い立ち上がりと遅い減衰を使用します。レポートに「82 dB」と書かれているだけで、それ以外は何も書かれていない場合は、どの重み付けとどの時定数が適用されたのかを尋ねてください。同じイベントでも、設定が異なると 4 ～ 5 デシベル異なる値が簡単に生成されることがあります。

数値を日常の経験に基づいて固定するために、以下のグラフは典型的な A 加重レベルを比較しています。これは測定の代わりとなるものではなく、直感の基準です。

IEC 61672 クラス: 実際のクラス 1 およびクラス 2

国際規格 IEC 61672 では、機器を 2 つの性能クラスに分類しています。この違いは表面上のものではありません。この違いにより、メーカーが各周波数でどの程度の許容誤差を許容するか、線形動作範囲がどの程度広くなければならないか、その結果、機器が確実にサポートできる測定値が決まります。以下の図はすべてを網羅したものではなく典型的なものであるため、最新版の規格および各国の検証規則と照らし合わせて詳細を常に確認してください。

異なるクラスの 2 つの機器は、どちらも「正しい」場合でも、周波数の両端で 1 デシベル以上一致しない場合があります。契約でクラスが引用されている場合は、その引用を優先事項ではなく要件として扱います。

モデルを比較する前に答えるべき 5 つの質問

価格表では、購入がうまくいくかどうかを決定する質問に答えられることはほとんどありません。私たちは通常、次のような会話を始めます。

1. この数字はどのような決定を裏付けるのでしょうか? 1 回限りのスクリーニングと契約遵守テストは、さまざまな手段を正当化します。
2. 制限によって実際に指定されるメトリックはどれですか?最初の測定の前に、重み付け、時定数、平均化期間をすべて書き留める必要があります。
3. 単一点か地図か?同時に複数の場所が必要な場合、または振動とともに騒音が必要な場合、単一のハンドヘルドメーターが最終的にボトルネックになります。
4. どれくらい無人ですか？数週間にわたって測定を実行すると、ロギング期間、メモリ、バッテリー寿命、耐候性、リモート アクセスがすべて重要になります。
5. 誰がどのくらいの頻度で検証しますか?校正と定期的な検証は、最初の監査で発見されるのではなく、購入時に計画される必要があります。

校正はデータと数値を区別する習慣です

音響校正器はカプセルにフィットし、既知のレベル (通常は 1 kHz で 94 dB) を生成します。より高いレベルでの直線性をチェックするには 114 dB が利用可能です。このルーチンは短く、オプションではありません。測定の前にチェックし、測定後にチェックして、両方の値をファイルに記録します。 0.5 デシベルを超えるドリフトは、補正を適用して続行するのではなく、停止して調査するよう促します。

環境も同様に注目されるべきです。カプセルを横切る風によって独自の騒音が発生しますが、フォームフロントガラスはこれを軽減しますが、完全に除去することはできません。温度、湿度、大気圧、およびキャリブレーターの取り付け状態により、測定値はわずかに変化します。数カ月離れた 2 つの調査を比較する場合は、機器のモデルに注意するのと同じように、これらの条件に注意してください。

同じ規律がテスト プログラムの振動側にも適用され、加速度計とチャージ アンプには同じ種類のフィールド検証が必要です。当社のポータブル振動校正器はチェーンのその部分をカバーするため、騒音と振動を組み合わせた調査を 1 つのキットバッグで検証できます。

現場検証用ポータブル振動校正器 このカテゴリには、騒音と振動を組み合わせた調査における加速度計とチャージアンプチェーンの現場検証をサポートする 5 つのポータブル振動校正器がリストされています。 製品を見る→

騒音計が活躍する場所

この機器は汎用です。アプリケーションは特殊であり、それぞれに独自の習慣が課せられます。

• 環境およびコミュニティの騒音。 境界線での長期的な伐採、パーセンタイル統計、および気象と動作条件の慎重な文書化。
• 建物の音響。 空気伝播および衝撃絶縁、残響時間、およびほとんどの評価方法で必要とされるオクターブバンド データ。
• 機械や製品の騒音。 主要なソースを特定し、設計バリアントを比較し、宣言または受け入れテストをサポートします。
• 職場での暴露。 期間、ピークイベント、実際の曝露パターンに注意を払った個人線量測定と地域調査。
• 輸送。 通過時の測定、車内の快適性、鉄道および船舶の騒音など、通常は同時に振動を記録する必要があります。
• 教育と研究。 研究室での演習や学生のプロジェクトでは、明確な設定を備えた堅牢な機器がアプリよりも良い習慣を教えます。

プロジェクトがこれらの領域のいくつかにまたがる場合、通常は、それぞれに個別の機器を購入するよりも、チェーン全体を一度に計画する方が経済的です。私たちの 振動および動的試験ソリューション センサー、取得、励起、校正、およびソフトウェアが 1 つのシステムとして機能するように設計されています。

読書を守る現場の習慣

ほとんどの悪い音響データは、悪い楽器が原因ではありません。それは、時間的プレッシャーの下で行われた小さな手順の選択によって引き起こされます。最も頻繁に見られるものは次のとおりです。

1. メーターを腕の長さで持つか、三脚に取り付けます。体が音を反射し、手でカプセルを隠すことができます。
2. 自由音場カプセルを線源に向けて、測定点間の角度を一定に保ちます。
3. 見出しの数字だけでなく、保存されたすべての結果の重み付け、時定数、平均期間に注意してください。
4. 短いオーディオ ファイルまたはレベルと一緒に 3 オクターブのスナップショットを録音すると、奇妙な結果が後で説明できるようになります。
5. バックグラウンドを個別に測定します。背景より数デシベル高いだけの音源を単純に定量化することはできません。
6. 毎回、機器のシリアル番号、校正値、ファームウェアのバージョンをレポートに記録します。

ハンディメーターではもう不十分なとき

ハンディメーターは「どれくらいの音量か」という質問に答えます。 「どのコンポーネントを、そしてなぜ」という点で苦労します。プロジェクトで 3 オクターブまたは狭帯域のスペクトル、回転機械の次数分析、騒音と振動の同時チャネル、または数か月にわたる継続的なモニタリングが必要になったら、当然の次のステップは、適切なトランスデューサを取り付けたマルチチャネル ダイナミック シグナル アナライザです。

このステップにより、ワークフローが有益な方法で変わります。すべてのチャネルが 1 つのタイムベースを共有するため、位相関係が維持され、伝達経路解析が可能になります。データは、メモリ カード上でサイトから持ち戻されるのではなく、ネットワークにストリーミングできます。また、騒音を記録する同じハードウェアは、加速度、力、ひずみも記録します。これはまさにモーダル テストや故障調査に必要なものです。

当社の ZTN8128 ファミリ機器などのネットワーク アナライザは、通常、機械のエンクロージャ、ギアボックスのテスト スタンド、複数のマイク位置を備えた建物のファサードなど、複数の測定ポイントをまとめてキャプチャする必要がある場所に導入されます。

ZT-N8208I 8チャンネル電圧/IEPEダイナミックシグナルアナライザ 100Mbps イーサネット、IEPE 励起、および同期振動および衝撃測定用の 128kHz サンプリングを備えた 8 チャンネル 24 ビット アナライザ。 製品を見る→

2 つのアプローチを比較検討している場合は、次の点に注意してください。 ダイナミックシグナルアナライザは従来の機器とどう違うのか トレードオフについて詳しく説明します。

これらすべてのパターンは一貫しています。騒音計は機能よりも準備にはるかに価値をもたらします。明示された測定基準、検証されたカプセル、適切な測定位置、および記録された校正チェックは、不注意に使用されたより高価な機器よりも優れた性能を発揮します。その数値が最終的にコンプライアンス報告書、設計上の決定、または学生の最初の実験を裏付けるものであっても、同じ規律に値します。それが私たちが最も楽しんでいる仕事の部分であり、注文後ではなく注文前に測定チェーンについて話し合うことを常に喜んでいます。