Частотное взвешивание

Оценка частоты представляет собой процесс для частотно-зависимой регулировки уровней звукового давления в акустике . Измеренные величины являются взвешенными с помощью оценивая фильтр , который принимает во внимание на частотную характеристику на человеческом ухе , и , таким образом , адаптирует измеренные значения для восприятия человеческого слуха. Частотное взвешивание представляет собой частотно-зависимое вычитание или добавление к определенному уровню и называется взвешенным уровнем звукового давления , который указывается как дБ (X) или дБ _X. Символ X обозначает конкретный оценочный фильтр, используемый в соответствующем случае. В практических приложениях обычно используется A-взвешивание, выражаемое в дБ (A), а для высоких уровней звукового давления - C-взвешивание в дБ (C). Рейтинги B и D были удалены из основного стандарта для шумомеров IEC 61672: 2003 и имеют только историческое значение.

Кривые оценки

Поскольку человеческое ухо воспринимает тона с одинаковым звуковым давлением на разных высотах на разных уровнях, используются так называемые кривые частотного взвешивания, как показано графически на следующем рисунке. Это фильтры с использованием передаточных функций, скорректированных эмпирически .

Поскольку кривизна кривых равного уровня громкости и частотная характеристика слуха по уровню звукового давления зависят от разных оценочных кривых, были определены для разных уровней уровня звукового давления:

Фильтры взвешивания A, B, C, D и чувствительность слуха

• A-взвешивание : соответствует кривым того же уровня громкости примерно на 20-40 фонон.
• B-weighting : соответствует кривым того же уровня громкости примерно на 50-70 фонах.
• C-взвешивание : соответствует кривым того же уровня громкости примерно на 80-90 фон.
• D-взвешивание : соответствует кривым одинакового уровня громкости при очень высоком звуковом давлении.
• G-взвешивание : используется в инфразвуковом диапазоне от 8 Гц до примерно 40 Гц.

Взвешенные уровни обозначаются соответствующей буквой частотного взвешивания как индекса измеряемой переменной. Например, уровень звукового давления, взвешенный по _{шкале А,} обозначается L _pA, а уровень звуковой мощности - L _WA и указывается в дБ - на практике часто также в дБ _A или дБ (A). Следует избегать последнего обозначения, поскольку дБ (A) - это не другая единица, кроме дБ.

Четыре взвешивающих фильтра имеют следующие передаточные функции G _{A ... D} ( s ) с аналитическим описанием фильтров, имеющих место на s-уровне:

${\ Displaystyle G_ {A} (s) = {\ frac {k_ {A} \ cdot s ^ {4}} {(s + 129 {,} 4) ^ {2} \; (s + 676 {,} 7) \; (s + 4636) \; (s + 76655) ^ {2}}}}$

с k _A ≈ 7,39705 × 10 ⁹

${\ Displaystyle G_ {B} (s) = {\ frac {k_ {B} \ cdot s ^ {3}} {(s + 129 {,} 4) ^ {2} \; (s + 995 {,} 9) \; (s + 76655) ^ {2}}}}$

с k _B ≈ 5,99185 × 10 ⁹

${\ Displaystyle G_ {C} (s) = {\ frac {k_ {C} \ cdot s ^ {2}} {(s + 129 {,} 4) ^ {2} \; (s + 76655) ^ { 2}}}}$

с k _C ≈ 5,91797 × 10 ⁹

${\ displaystyle G_ {D} (s) = {\ frac {k_ {D} \ cdot s \ cdot (s ^ {2} + 6532s + 4 {,} 0975 \ times 10 ^ {7})} {(s +1776 {,} 3) \; (s + 7288 {,} 5) \; (s ^ {2} + 21514s + 3 {,} 8836 \ times 10 ^ {8})}}}$

с k _D ≈ 91104,32

Указанные константы k _{A… D} являются коэффициентами, которые нормализуют передаточные функции на коэффициент усиления 1 (0 дБ) на частоте 1 кГц .

использовать

Новые кривые того же уровня громкости (Isophone) в соответствии с ISO 226: 2003

В частности, в технической акустике и в правовой системе Германии преимущественно используется рейтинг A. Рейтинг A и рейтинг C также используются для определения уровня рейтинга в области защиты от шума (DIN EN ISO 9612). Однако, поскольку воспринимаемая громкость, возможное раздражение, а также потенциальное повреждение слуха лишь частично воспроизводятся кривыми оценки для ряда звуковых ситуаций, при оценке шума обычно используются дополнения для определенных шумовых ситуаций: например, B. По словам Т.А. Лярм, доплата за тональность («скрип»), импульсивность («стук» и т. Д. Полученный уровень оценки (уровень звукового давления + оценочный фильтр + доплата) используется для проверки допустимости определенного уровня шума. из-за правовых норм или нет. Эти надбавки должны использоваться только для уровней громкости ниже 80 дБ (по состоянию на 2015 г.) и не могут превышать в сумме 6 дБ (см. DIN 45645-2).

Альтернатива использованию рейтинга кривых для определения громкости в соответствии с DIN 45631 или ISO 532 B . Здесь лучше фиксируется объемное восприятие слуха .

Вибрации

Подобные частотные весовые коэффициенты используются для оценки воздействия вибрации на человеческое тело. Таким образом, человеческая вибрация ( вибрация всего тела и вибрация рук и рук), например, для оценки в соответствии с Немецкими правилами безопасности труда по шуму и вибрации с частотными характеристиками соответствующих различных стандартов ISO. Наиболее важные из них:

• Оценка Wk для вертикальных колебаний всего тела в направлении z (ISO 2631-1)
• Оценка Wd для горизонтальных колебаний всего тела в направлении x или y (ISO 2631-1)
• Оценка Wh для вибрации руки (ISO 5349-1)

Однако существуют другие характеристики в соответствии с ISO 2631-1, ISO 2631-2 или ISO 2631-4 для других целей.

литература

• ISO / DIS 10845, Акустика - Частотное взвешивание "A" для измерений шума . Берлин: Beuth Verlag, выпуск: 1995-06
• Юрген Х. Мауэ, Хайнц Хоффманн и Арндт фон Люпке: 0 децибел плюс 0 децибел равняются 3 децибелам . Эрих Шмидт Верлаг, Берлин 2003 г., ISBN 3-503-07470-8 .

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Низкочастотные шумы, включая инфразвук от ветряных турбин и других источников , стр. 90. Веб-сайт Государственного института окружающей среды, измерений и охраны природы Баден-Вюртемберга , доступ 10 октября 2018 г.
2. ↑ Характеристики частотно-взвешивающего фильтра, (англ.) ( Памятная записка от 25 февраля 2013 г. в Интернет-архиве )
3. ↑ см. TA Lärm , уровень оценки 2.10]

Смотри тоже

• Список звуковых терминов

веб ссылки

• Программа расчета для частотно-зависимого определения поправок уровня для взвешивания A и C
• Сравнение оценочного фильтра 40-фоновой кривой, оценочной кривой A и кривой ITU-R 468 (CCIR 468) (файл PDF; 50 кБ)
• A-взвешивание в деталях и новый ISO 226: 2003
• Подробное описание взвешивания ITU-R 468 (CCIR 468)