Uśrednianie czasowe, wartość skuteczna (RMS) i stałe czasowe Fast, Slow, Impuls w pomiarach dźwięku i wibracji

Uśrednianie czasowe, wartość skuteczna (RMS) i stałe czasowe są kluczowe w akustyce i wibracjach, ponieważ umożliwiają wygładzone przedstawienie mierzonych sygnałów w określonym okresie. Normy branżowe często określają limity hałasu i wibracji dla konkretnych przedziałów czasowych, takich jak 8-godzinny dzień pracy lub okres nocny. Dzięki uśrednianiu możliwe jest dokładne ocenienie zgodności z tymi limitami.

Na czym polega uśrednianie czasowe?

Uśrednianie czasowe to metoda stosowana do przetwarzania i analizy sygnałów w celu zredukowania wpływu krótkoterminowych wahań lub zakłóceń. Polega na obliczaniu wartości średniej sygnału w określonym przedziale czasowym, co pozwala uzyskać bardziej wygładzone przedstawienie sygnału. W praktyce pomiarów hałasu i wibracji uśrednianie czasowe może być wykonywane liniowo lub wykładniczo.

Uśrednianie czasowe stosuje się w pomiarach poziomu dźwięku, aby ocenić poziom ciśnienia akustycznego przez dłuższy okres za pomocą wskaźników takich jak LEQ (równoważny poziom dźwięku). Natomiast stałe czasowe, takie jak Fast (szybkie) i Slow (wolne), są stosowane przy pomiarach wyników chwilowych poziomu ciśnienia akustycznego (SPL), np. LAF (poziom chwilowy ważony charakterystyką A z szybką stałą czasową) lub LAS (poziom chwilowy ważony A z wolną stałą czasową). Ponadto, wskaźniki takie jak Lmax (maksymalny poziom dźwięku) i Lmin (minimalny poziom dźwięku) rejestrują odpowiednio najwyższe i najniższe wartości poziomu ciśnienia akustycznego w danym momencie.

time averaging

Jaka jest różnica między liniowym i wykładniczym uśrednianiem czasu?

  • Liniowe uśrednianie czasowe: Oblicza średnią wartość sygnału w oparciu o stałe okno czasowe, przy czym wszystkie punkty danych w tym oknie są traktowane jednakowo.
  • Wykładnicze uśrednianie czasowe: Oblicza średnią wartość sygnału, nadając większą wagę nowszym danym, co pozwala na szybszą reakcję na zmiany w sygnale.

Uśrednianie liniowe i wykładnicze są stosowane w różnych rodzajach pomiarów akustycznych. Na przykład LEQ (równoważny poziom dźwięku) zgodnie z normą IEC 61672 jest obliczany za pomocą liniowego uśredniania czasowego, co oznacza, że wartości ciśnienia akustycznego są uśredniane równomiernie przez określony okres.

Z kolei wyniki takie jak Lmax, Lmin, LAF (poziom chwilowy ważony A z szybką stałą czasową), LAS (poziom chwilowy ważony A z wolną stałą czasową) są uśredniane wykładniczo z uwzględnieniem odpowiednich stałych czasowych. To właśnie stąd pochodzą oznaczenia F (Fast – szybka stała czasowa) i S (Slow – wolna stała czasowa), które wskazują na sposób uśredniania sygnału oraz jego reakcję na zmiany w poziomie dźwięku.

Czym są stałe czasowe Fast, Slow i Impuls?

Ważenie czasu odnosi się do metody uśredniania wykładniczego stosowanej w celu dostosowania reakcji przyrządu pomiarowego na sygnały zmieniające się w czasie. Ważenie czasu zasadniczo stosuje „filtr” sygnału, podkreślając lub pomniejszając pewne aspekty sygnału w oparciu o wybraną stałą czasową:

  • Fast (F): Ma stałą czasową ustawioną na 125 milisekund. Zapewnia szybko reagujący odczyt, odpowiedni do pomiaru dźwięków, które nie zmieniają się zbyt szybko
  • Slow (S): Ze stałą czasową wynoszącą 1 sekundę, służy do pomiaru średniego poziomu dźwięku w przypadku, gdy dźwięk zmienia się szybko, co utrudnia odczyt przy szybkiej reakcji
  • Impulse (I): Specjalnie zaprojektowany do pomiaru dźwięków o ostrych szpilkach (takich jak wystrzały lub sztuczne ognie). Ma krótszą stałą czasową (około 35 milisekund) niż szybka reakcja, aby uchwycić krótką, intensywną naturę takich dźwięków.

Na czym polega uśrednianie wykładnicze?

Uśrednianie wykładnicze polega na przetwarzaniu danych w taki sposób, aby nowsze punkty danych miały większy wpływ na wynik niż starsze. Jest to metoda powszechnie stosowana w przetwarzaniu sygnałów i akustyce, szczególnie przy analizie zmieniających się poziomów dźwięku. Kluczowym elementem uśredniania wykładniczego jest stała czasowa, która determinuje, jak szybko uśrednianie reaguje na zmiany w danych.

Dla uśredniania Fast (szybkiego) charakterystyczne jest szybsze narastanie i szybsze opadanie wartości sygnału. Z kolei uśrednianie Slow (wolne) reaguje wolniej, zarówno przy narastaniu, jak i opadaniu wartości. To, jak te stałe czasowe wpływają na wyniki, można zobaczyć na wykresie poniżej.

time weighting

Czym jest wartość skuteczna (RMS)?

Wartość skuteczna (RMS, z ang. Root Mean Square) to metoda wyrażania wartości sygnału AC (przemiennego) w przeliczeniu na równoważną wartość sygnału DC (stałego). Jest to kluczowe zarówno w akustyce, jak i w inżynierii elektrycznej. W szczególności w systemach elektrycznych wartość RMS oznacza taką wartość sygnału DC, która wywołałaby taką samą ilość energii lub mocy jak sygnał AC w jednym cyklu. Wartość RMS sygnału AC – czy to elektrycznego, czy akustycznego – dostarcza informacji o jego efektywnym napięciu pod kątem transferu energii. Czyni to wartość RMS niezwykle istotną nie tylko w pomiarach dźwięku i wibracji, ale także w testach elektrycznych i kalibracji przyrządów, co zapewnia dokładne i miarodajne wyniki w różnych zastosowaniach.

Różnice terminologiczne: Wartość skuteczna i średnia kwadratowa

W języku polskim używa się dwóch terminów: wartość skuteczna i średnia kwadratowa. Określenie 'wartość skuteczna’ jest najczęściej stosowana w elektrotechnice i akustyce w kontekście sygnałów przemiennych, takich jak prąd i napięcie. Średnia kwadratowa to termin matematyczny, który odnosi się do procesu uśredniania kwadratów wartości, mający zastosowanie w matematyce, statystyce i innych dziedzinach nauki.

Jak wartość skuteczna (RMS) jest wykorzystywana w pomiarach dźwięku i wibracji?

Mierniki dźwięku i wibracji wykorzystują przetworniki, takie jak mikrofony i akcelerometry, do przekształcania fizycznych zjawisk dźwięku lub wibracji w sygnał elektryczny. Poprzez określenie wartości skutecznej (RMS) tego sygnału napięcia elektrycznego, te mierniki mogą bezpośrednio ocenić energię przenoszoną przez pierwotny sygnał akustyczny lub wibracyjny w określonym przedziale czasowym. Podejście oparte na RMS zapewnia, że uśrednione pomiary wiernie odzwierciedlają zawartość energii i intensywność obserwowanego dźwięku lub wibracji w wyznaczonym czasie.

Czym różni się RMS od LEQ?

RMS i LEQ mają różne podstawy teoretyczne. RMS (Root Mean Square) jest szerokim pojęciem stosowanym w wielu dziedzinach, nie tylko w akustyce, natomiast LEQ (Equivalent Continuous Sound Level) jest specyficzną miarą akustyczną. RMS jest stosowane jako miara wielkości sygnałów przemiennych – wartości chwilowe sygnału są podnoszone do kwadratu, następnie uśredniane w czasie, a z otrzymanej średniej wyciągana jest pierwiastek kwadratowy. Z kolei LEQ również jest uśredniane w czasie, ale następnie brana jest logarytmiczna miara sygnału, co pozwala uzyskać wartość w decybelach.

W pewnych sytuacjach, zwłaszcza w systemach liniowego uśredniania, gdzie wejście jest wprost proporcjonalne do wyjścia, wartość RMS poziomu ciśnienia akustycznego może być równoważna LEQ, pod warunkiem, że oba wskaźniki są obliczane dla tego samego okresu czasu.

Jak uśredniać dane hałasu wyrażone w decybelach?

Ponieważ decybele są jednostkami logarytmicznymi, aby uśrednić dane hałasu w dB, najpierw należy przeliczyć je na jednostki liniowe (Paskale), następnie je uśrednić, a na końcu ponownie przeliczyć na decybele.

Zapytaj o ofertę
Miernika Poziomu Dźwięku













    Podaj temat zapytania:

    Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych w postaci imienia i nazwiska oraz adresu poczty elektronicznej przez SVANTEK Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie, ul. Strzygłowskiej 81 w celu przesyłania mi informacji marketingowych dotyczących produktów i usług oferowanych przez SVANTEK Sp. z o.o. za pomocą środków komunikacji elektronicznej, w szczególności poczty elektronicznej, stosownie do treści przepisu art. 10 ust. 1 i 2 ustawy o świadczeniu usług drogą elektroniczną.

    Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych w postaci imienia i nazwiska oraz numeru telefonu przez SVANTEK Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie, ul. Strzygłowskiej 81 w celu prowadzenia działań marketingowych przy użyciu telekomunikacyjnych urządzeń końcowych oraz automatycznych systemów wywołujących w rozumieniu ustawy Prawo telekomunikacyjne.

    Wyrażam zgodę otrzymywanie od SVANTEK Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie, ul. Strzygłowskiej 81 drogą elektroniczną na wskazany przeze mnie adres e-mail newslettera i innych informacji handlowych, dotyczących produktów i usług oferowanych przez SVANTEK Sp. z o.o. w rozumieniu ustawy o świadczeniu usług drogą elektroniczną.


    Oświadczam, że zostałem poinformowany, że moje dane mogą być przekazywane podmiotom przetwarzającym dane osobowe w imieniu Administratora, w szczególności dystrybutorom – przy czym takie podmioty przetwarzają dane na podstawie umowy z administratorem i wyłącznie zgodnie z jego instrukcjami. W takich przypadkach Administrator wymaga od podmiotów trzecich zachowania poufności i bezpieczeństwa informacji oraz weryfikuje czy zapewniają odpowiednie środki ochrony danych osobowych.

    Niektóre spośród podmiotów przetwarzających dane osobowe w imieniu Administratora mają siedzibę poza terytorium EOG. W związku z przekazaniem Twoich danych poza terytorium EOG, Administrator weryfikuje, aby podmioty te dawały gwarancje wysokiego stopnia ochrony danych osobowych. Gwarancje te wynikają w szczególności ze zobowiązania do stosowania standardowych klauzul umownych przyjętych przez Komisję (UE). Masz prawo żądać przekazania kopii standardowych klauzul umownych kierując zapytanie do Administratora.

    Oświadczam, iż zostałem poinformowany, że przysługuje mi prawo cofnięcia wyrażonej zgody na przetwarzanie moich danych osobowych w każdym czasie oraz prawo dostępu do podanych danych osobowych, a także prawo do ich sprostowania, usunięcia, ograniczenia przetwarzania oraz wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania danych, jak też wniesienia skargi do Prezesa Urzędu Ochrony Danych Osobowych, w przypadku naruszeń przepisów RODO.

    svantek consultant

    Konsultant SVANTEK pomoże Ci w doborze urządzeń i akcesoriów do monitorowania hałasu i wibracji.

    processing...