Межгосударственный стандарт ГОСТ 31352-2007 (ИСО 5136:2003) "Шум машин. Определение уровней звуковой мощности, излучаемой в воздуховод вентиляторами и другими устройствами перемещения воздуха, методом измерительного воздуховода" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 марта 2008 г. N 62-ст)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 31352-2007 (ИСО 5136:2003)
"Шум машин. Определение уровней звуковой мощности, излучаемой в воздуховод вентиляторами и другими устройствами перемещения воздуха, методом измерительного воздуховода"
(введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 марта 2008 г. N 62-ст)

Noise of machines. Determination of sound power levels radiated into a duct by fans and other air-moving devices using in-duct method

Дата введения - 2008-10-01
Взамен ГОСТ 12.2.028-84
в части метода измерений внутри воздуховода,
присоединенного к вентилятору

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-97 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

1 Область применения

1.1 Общие положения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения уровней звуковой мощности устанавливаемых в воздуховод вентиляторов и других устройств перемещения воздуха (далее - вентиляторы), излучающих звук во всасывающий и/или нагнетательный воздуховод с концевым поглощающим устройством.

Метод применяют к вентиляторам, излучающим постоянный широкополосный, узкополосный шум, шум с дискретными частотами при температуре воздуха от минус 50°С до плюс 70°С. Диаметр измерительного воздуховода должен быть от 0,15 до 2 м. Методы испытаний вентиляторов в малых (d < 0,15 м) и больших (d > 2 м) измерительных воздуховодах приведены в приложениях Н и I соответственно.

Средняя скорость потока, при которой применим данный метод, зависит от используемого устройства защиты микрофона и равна следующим значениям:

- 15 м/с для губчатого шара;

- 20 м/с для конической насадки;

- 40 м/с для антитурбулентного экрана.

При более высоких скоростях эффективность устройства защиты микрофона от шума из-за турбулентных колебаний давления в потоке (далее - турбулентный шум) оказывается недостаточной.

Предполагается, что определение уровней звуковой мощности вентилятора проводят совместно с аэродинамическими испытаниями по ГОСТ 10921. Поэтому испытательный стенд имеет струевыпрямитель "звездообразного" типа на нагнетательной стороне вентилятора (см. 7.3). Если струевыпрямитель не устанавливают, как, например, при испытаниях больших вентиляторов с компоновкой по типу С по ГОСТ 10921, то угол закрутки потока не должен превышать 15°. Метод определения угла закрутки приведен в приложении J.

Примечание - Согласно ГОСТ 10921 при компоновке вентилятора по типу В воздуховод присоединен на нагнетательной стороне вентилятора; при компоновке по типу С - на всасывающей стороне; при компоновке по типу D - по обеим сторонам.

1.2 Типы источников шума

Метод измерительного воздуховода применяют к вентиляторам, к которым воздуховод присоединен хотя бы с одной стороны. Метод также применим для других сочетаний вентилятор/глушитель или для оборудования со встроенными вентиляторами, которое можно рассматривать как "черный ящик".

Настоящий стандарт распространяется на следующие виды вентиляторов:

- радиальные;

- осевые;

- вентиляторы-смесители;

- устройства подготовки воздуха;

- пылеулавливатели;

- кондиционеры;

- воздухоподогреватели.

Настоящий стандарт также применяют для определения аэродинамического шума других источников, например коробов, вентиляционных решеток и дросселирующих устройств при условии, что для создания потока воздуха, проходящего через них, используется малошумный вспомогательный вентилятор и уровень звукового давления испытуемого объекта превышает уровень звукового давления фонового шума не менее чем на 6 дБ (см. 7.2.1).

Альтернативный метод определения уровня звуковой мощности указанных источников аэродинамического шума, который не требует измерения звукового давления в потоке, установлен ГОСТ 31353.2, согласно которому уровень звуковой мощности определяют по результатам измерений в реверберационном помещении (камере).

При применении метода измерительного воздуховода к вентилятору с глушителем разность уровней звуковых давлений вентилятора с глушителем и турбулентного шума (отношение "сигнал-шум") может оказаться менее 6 дБ. В этом случае рекомендуется применять метод по ГОСТ 28100.

Настоящий стандарт применяют только к вентиляторам, устанавливаемым в воздуховоде.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 10921-90 Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний

ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 17187-81 Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний

ГАРАНТ:

Приказом Росстандарта от 15 декабря 2011 г. N 1570-ст применение ГОСТ 17187-81 на территории РФ прекращено с 1 ноября 2012 г. и введен в действие ГОСТ 17187-2010 (IEC 61672-1:2002) "Шумомеры. Часть 1. Технические требования"

ГОСТ 27408-87 Шум. Методы статистической обработки результатов определения и контроля уровня шума, излучаемого машинами

ГОСТ 28100-2007 (ИСО 7235:2003) Акустика. Измерения лабораторные для заглушающих устройств, устанавливаемых в воздуховодах, и воздухораспределительного оборудования. Вносимые потери, потоковый шум и падение полного давления

ГОСТ 31353.2-2007 (ИСО 13347-2:2004) Шум машин. Вентиляторы промышленные. Определение уровней звуковой мощности в лабораторных условиях. Часть 2. Реверберационный метод

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и обозначения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 площадь входа вентилятора (fan inlet area) , : Площадь входного отверстия вентилятора.

Примечания

1 За площадь входного отверстия вентилятора условно принимают максимальную площадь поперечного сечения корпуса вентилятора со стороны входа. Из нее не исключают площадь поперечного сечения электромоторов, обтекателей или других препятствий.

2 Если электромоторы, обтекатели или другие препятствия выступают за фланцы входа или выхода вентилятора, то корпус вентилятора удлиняют воздуховодом такого же поперечного размера и формы, как вход или выход вентилятора, охватывая выступающие части воздуховодом. Длину воздуховода определяют по расстоянию от фланца до плоскости, проходящей через выступающий конец препятствия. Эту плоскость принимают за плоскость входного или выходного фланца вентилятора.

3.2 площадь выхода вентилятора (fan outlet area) , : Площадь выходного отверстия вентилятора.

Примечания

1 За площадь выходного отверстия вентилятора условно принимают максимальную площадь поперечного сечения корпуса вентилятора со стороны выхода. Из нее не исключают площадь поперечного сечения электромоторов, обтекателей или других препятствий.

2 У некоторых вентиляторов отсутствует корпус и четко определенная площадь выхода. Для определения динамического давления таких вентиляторов за номинальную площадь выхода принимают, например, площадь, ограниченную обечайкой пропеллерного вентилятора, или площадь, ограниченная кольцом крыльчатки радиального вентилятора. Соответственно динамическое давление и давление вентилятора также будут номинальными.

3.3 воздуховоды (ducts): Любые воздуховоды, определения которых приведены в 3.3.1 - 3.3.3.

3.3.1 измерительный воздуховод (test duct): Воздуховод, в котором измеряют уровень звуковой мощности вентилятора.

Примечание - Измерительный воздуховод имеет концевое поглощающее устройство.

3.3.2 оконечный воздуховод (terminating duct): Воздуховод, установленный со стороны вентилятора, противоположной измерительному воздуховоду, когда ко входу и выходу вентилятора присоединены воздуховоды (см. рисунок 7).

Примечание - Оконечный воздуховод имеет концевое поглощающее устройство.

3.3.3 промежуточный воздуховод (intermediate duct): Воздуховод, установленный на всасывающей и нагнетательной сторонах вентилятора для обеспечения необходимых условий в потоке.

Примечание - Промежуточный воздуховод соединяют с измерительным или оконечным воздуховодом при необходимости через переходный элемент (см. рисунок 7).

3.4 измерительная плоскость (measurement plane): Радиальная плоскость в измерительном воздуховоде, в которой расположена мембрана микрофона.

3.5 уровень звукового давления (sound pressure level) , дБ: Величина, рассчитываемая по формуле

, (1)

где р - среднеквадратичное звуковое давление, мкПа;

- опорное звуковое давление, равное 20 мкПа.

Примечания

1 Следует указывать ширину частотной полосы, например, октавный или третьоктавный уровень звукового давления.

2 Уровни звукового давления в точках измерений измерительного воздуховода обозначают , и соответственно.

Средний уровень звукового давления по пространству, полученный усреднением результатов измерений по точкам в измерительном воздуховоде, обозначают . Он также может быть получен при сканировании микрофона по окружности (см. 7.2.4).

Средний уровень звукового давления на измерительной плоскости с учетом суммарной поправки к частотной характеристике микрофона С (см. таблицу 1 и 8.1) обозначают .

3.6 уровень звуковой мощности (sound power level) , дБ: Величина, рассчитываемая по формуле

, (2)

где Р - звуковая мощность, пВт;

- опорная звуковая мощность, равная 1 пВт.

Примечание - Следует указывать ширину частотной полосы.

3.7 звуковая мощность вентилятора (fan sound power): Звуковая мощность, излучаемая вентилятором в измерительный воздуховод.

3.8 диапазон частот измерений (frequency band range of interest): Третьоктавные полосы со среднегеометрическими частотами от 50 до 10000 Гц.

Примечание - Диапазон частот измерений может быть расширен до 20000 Гц. Для вентиляторов, излучающих преимущественно высокочастотный или низкочастотный шум, диапазон частот может быть сужен для снижения стоимости и трудоемкости испытаний. Суженный диапазон частот указывают в протоколе испытаний.

3.9 устройство защиты микрофона (microphone shield): Устройство для защиты микрофона от шума, генерируемого ветром, и турбулентного шума.

Примечания

1 Устранение помехового звукового сигнала микрофона - в соответствии с примечанием 5 раздела 4.

2 Определения типов устройств защиты микрофона в порядке предпочтительности приведены в 3.9.1, 3.9.2 и 3.9.3.

3.9.1 антитурбулентный экран (sampling tube, turbulence screen): Устройство защиты микрофона, представляющее собой металлическю# трубку с продольной щелью, покрытую пористым материалом, внутри которой установлен микрофон (см. рисунок 1).

Примечания

1 В настоящем стандарте использование антитурбулентного экрана является предпочтительным.

2 Для уменьшения шума ветра внешнюю поверхность антитурбулентного экрана делают гладкой и без выступов. Щель и покрытие трубки снижают влияние на микрофон турбулентных колебаний давления в воздушном потоке.

3.9.2 конусная насадка (nose cone): Устройство защиты микрофона обтекаемой формы, устанавливаемое вместо обычной защитной сетки микрофона и используемое в высокоскоростных потоках воздуха с малой турбулентностью и закруткой, с мелкой проволочной сеткой в задней усеченной части конуса, позволяющей звуковому давлению воздействовать на мембрану микрофона при незначительном объеме (благодаря усечению конуса) полости над мембраной (см. рисунок 2).

3.9.3 губчатый шар (foam ball): Устройство защиты микрофона, не влияющее на направленность микрофона и представляющее собой шар из материала с открытыми порами, имеющий цилиндрическую полость соответствующего диаметра, в которую помещают микрофон с предусилителем (см. рисунок 3).

3.10 диапазон частот плоских звуковых волн в круглом воздуховоде (frequency range of plane-wave sound propagation in duct with circular cross section): Диапазон частот плоских звуковых волн ниже критической частоты первой поперечной моды , Гц.

Примечание - Критическую частоту , Гц, рассчитывают по формуле

, (3)

где с - скорость звука, приблизительно равная 340 м/с;

D - диаметр воздуховода, м;

U - средняя скорость потока, м/с.

Обозначения используемых в стандарте величин приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Обозначения величин

Величина	Обозначение
Поправка к частотной характеристике микрофона для приведения ее к условиям свободного звукового поля (указывается производителем микрофона), дБ	С_1
Поправка к частотной характеристике микрофона, учитывающая влияние устройства защиты микрофона при нормальном падении звуковой волны (см. 5.3.3 и 5.3.4), дБ	С_2
Комбинированная поправка, учитывающая влияние средней скорости потока и мод звукового поля на частотную характеристику микрофона при применении устройства защиты микрофона [см. 5.3.3.4, 5.3.4.3, таблицы А.1 - А.6 (приложение А), таблицы Н.1 - Н.3 (приложение Н), таблицы I.1 - I.3 (приложение I)], дБ	С_3, 4
Суммарная поправка к частотной характеристике, дБ	С = С_1 + С_2 + С_3, 4
Скорость звука в измерительном воздуховоде, м/с	c
Средняя скорость потока в измерительном воздуховоде, м/с	U
Плотность воздуха в воздуховоде, кг/м3	Р
Диаметр входа вентилятора d_1, выхода вентилятора d_2, измерительного воздуховода d_3 и d_6 (см. рисунок 5), промежуточных воздуховодов d_4, оконечных воздуховодов d_6 (см. рисунок 6) и d_3 (см. рисунок 7), м	D
Длина воздуховодов и переходных элементов (см. рисунки 5 - 7), м	L
Расстояние по радиусу от оси измерительного воздуховода до оси микрофона, м	R
Коэффициент отражения звукового давления, равный отношению амплитуды звукового давления волны, отраженной на срезе концевого поглощающего устройства, к амплитуде звукового давления падающей волны	r_a
Размеры поперечного сечения прямоугольного всасывающего или нагнетающего воздуховода вентилятора, м	b, h
Площадь поперечного сечения воздуховода, м2	S
Примечание - U < 0 для измерении на всасывающей стороне, U > 0 для измерений на нагнетательной стороне.

4 Неопределенность измерений

Определение уровней звуковой мощности в соответствии с настоящим стандартом приводит к неопределенности измерений, характеризуемой стандартным отклонением воспроизводимости , указанным в таблице 2. Значения в таблице учитывают совокупное влияние всех источников неопределенности, например положения источника шума, концевого отражения, переходных элементов, калибровки средств измерений, метода измерения уровня звукового давления для расчета уровня звуковой мощности, ошибки отсчета. Стандартные отклонения воспроизводимости рассчитаны для случая измерений шума одного и того же вентилятора во многих различных лабораториях. Они не учитывают вариации уровней звуковой мощности вентилятора, вызываемые, например, изменением его компоновки. При измерениях следует обеспечить продолжительность измерений в соответствии с 7.2.2, 7.2.3, 7.2.4.

Таблица 2 - Значения стандартного отклонения воспроизводимости при использовании антитурбулентного экрана

Среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц	Стандартное отклонение воспроизводимости сигма_R, дБ
50	3,5
63	3
От 80 до 100 включ.	2,5
От 125 до 4000 включ.	2
5000	2,5
6300	3
8000	3,5
10000	4
Примечание - Стандартные отклонения получены из [1], [2] и [3].

Настоящий стандарт и стандартные отклонения воспроизводимости по таблице 2 применяют для определения уровней звуковой мощности единичных вентиляторов. Для определения уровней звуковой мощности партии вентиляторов одного типа или семейства применяют метод статистического контроля с заданным доверительным интервалом и результат испытаний выражают в виде верхней границы доверительного интервала. При контроле партии суммарное стандартное отклонение должно быть известным или должна быть известна его оценка, включая стандартное отклонение стабильности производства по ГОСТ 27408, которое является мерой разброса уровней звуковой мощности вентиляторов в партии. Статистические методы контроля партии установлены ГОСТ 27408.

Неопределенность измерений можно снизить за счет тщательного построения испытательной установки, исключения переходных элементов и использования более совершенных концевых поглощающих устройств.

Для конкретной группы вентиляторов одного типоразмера и с похожим спектром стандартное отклонение воспроизводимости может быть менее значений, указанных в таблице 2. Поэтому стандарт по испытаниям на шум этой группы может устанавливать стандартные отклонения менее указанных в таблице 2, если это обосновано результатами межлабораторных испытаний.

На высоких частотах, особенно свыше 4000 Гц, значения действительного стандартного отклонения, если шум быстро снижается с частотой, могут оказаться выше значений стандартного отклонения, указанных в таблице 2. В этих условиях высокочастотные уровни звукового давления могут быть менее низкочастотных, а электрический шум измерительного тракта, особенно от частотного анализатора, является сильной помехой для измерений на высоких частотах. Для получения воспроизводимых значений уровней звуковой мощности (со стандартными отклонениями воспроизводимости по таблице 2) может потребоваться повторение измерения на высоких частотах, используя фильтр верхних частот до подачи сигнала на частотный анализатор.

Примечания

1 Неопределенность результата определения октавного уровня звуковой мощности не может быть выше наибольшей неопределенности в трех образующих октавную полосу третьоктавных полосах.

2 При условии нормального распределения результатов испытаний 68% всех данных лежат в интервале , а 95% - в интервале .

3 Неопределенность возрастает при закрутке потока.

4 Если в спектре имеются дискретные частоты или продолжительность измерений менее указанной в 7.2.2 - 7.2.4, то неопределенность будет выше приведенной.

5 При высокой скорости потока на капсюле микрофона может генерироваться звуковой сигнал. Его устраняют с помощью устройств защиты микрофона, применяемых в зависимости от средней скорости потока (см. 1.1). Губчатый шар индифферентен к направлению ветра и уменьшает шум ветра при всех направлениях, но конусную насадку устанавливают по потоку. Наиболее эффективно снижает турбулентный шум только антитурбулентный экран. Поэтому он предпочтителен во всех случаях. Значения таблицы 2 приведены для антитурбулентного экрана и, вероятно, будут выше при использовании других устройств защиты микрофона.

6 Стандартные отклонения воспроизводимости (см. таблицу 2) справедливы для условий испытаний и методологии настоящего стандарта и не зависят от источника шума. Они возникают частью вследствие различия испытательных лабораторий в отношении геометрии испытательной установки, фонового шума, турбулентных колебаний давления в потоке, средств измерений и их калибровки, а частью из-за различий в методиках эксперимента, включая методику усреднения по пространству и времени.

7 Если различные лаборатории используют однотипные средства испытаний и измерений, то результаты определения уровня звуковой мощности данного источника шума могут согласовываться лучше, чем это следует из таблицы 2.

Измерения в третьоктавных полосах свыше 10000 Гц могут быть выполнены, но они не являются обязательными в соответствии с настоящим стандартом. Примерные экстраполированные на расширенный диапазон частот измерений значения стандартного отклонения воспроизводимости приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Экстраполированные значения стандартного отклонения воспроизводимости

Среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц	Стандартное отклонение воспроизводимости сигма_R, дБ
12 500	4,5
16 000	5
20 000	5,5

5 Средства испытаний и измерений

5.1 Общие требования

Испытательная установка состоит из испытуемого вентилятора, промежуточного воздуховода, измерительного воздуховода с концевым поглощающим устройством и средств измерений (см. рисунки 5 - 7). Если вентилятор в условиях эксплуатации имеет воздуховоды с обеих сторон, то при его испытаниях оконечный воздуховод с концевым поглощающим устройством и промежуточный воздуховод присоединяют к вентилятору со стороны, противоположной той, на которой проводят измерения.

Все соединения вентилятора и воздуховодов должны быть жесткими, кроме случая, когда виброизолирующее соединение (гибкая вставка) является частью вентилятора. Измерительный воздуховод должен иметь приспособления для крепления микрофона и антитурбулентного экрана в положениях, указанных в 6.2.

Должны быть предусмотрены соответствующие устройства для управления режимом работы вентилятора.

Акустические измерения и измерения для определения аэродинамических характеристик вентилятора проводят одновременно. Испытательная установка должна соответствовать требованиям настоящего стандарта и ГОСТ 10921.

Примечания

1 Согласно ГОСТ 10921 (подпункт 1.8.2) на нагнетательной стороне вентилятора устанавливают струевыпрямитель "звездообразного" типа. Однако закрученный поток, входящий в струевыпрямитель, в месте расположения микрофона генерирует шум, который может быть выше или ниже уровня звукового давления вентилятора. С другой стороны без струевыпрямителя закрученный поток также генерирует шум, который также может быть выше или ниже уровня звукового давления вентилятора. Поэтому выполняют и сравнивают результаты измерений со струевыпрямителем и без него (см. 7.3).

2 Примеры конструкции концевых поглощающих устройств и дроссельных устройств приведены в приложении Е.

5.2 Требования к воздуховодам

5.2.1 Конструкция воздуховодов и переходных элементов

Воздуховоды должны быть прямыми, соосными с входом или выходом вентилятора, с одинаковым круглым поперечным сечением. Воздуховоды и переходные элементы должны быть изготовлены из стального листа толщиной не менее 1 мм или материала с той же поверхностной плотностью и жесткостью, обеспечивающей акустически твердую и гладкую внутреннюю поверхность.

Желательно, чтобы воздуховоды и переходные элементы с внешней стороны были покрыты виброизолирующим материалом.

Примечание - Настоящий стандарт распространяется на измерительные воздуховоды с круглым поперечным сечением.

5.2.2 Длина воздуховодов

Длины воздуховодов указаны на рисунке 5.

5.2.3 Площадь поперечного сечения воздуховодов

Площади поперечных сечений воздуховодов должны соответствовать таблице 4.

Таблица 4 - Площади поперечных сечений воздуховодов

Сторона вентилятора, с которой присоединен воздуховод	Воздуховод	Площадь поперечного сечения воздуховода
		минимальная	максимальная
Вход	Промежуточный	1 S_f1	S_f1
	Измерительный	1 S_f1	2,1 S_f1
	Оконечный	1 S_f1	2,1 S_f1
Выход	Промежуточный	0,95 S_f2	1,07 S_f2
	Измерительный	0,7 S_f2	2,1 S_f2
	Оконечный	0,7 S_f2	2,1 S_f2

5.2.4 Переходные элементы

Измерительный или оконечный воздуховод соединяют непосредственно с промежуточным воздуховодом или, в случае изменения площади поперечного сечения, через переходный элемент. Отношение диаметров переходного элемента должно соответствовать значениям, указанным в таблице 4. С учетом акустических причин минимальную длину переходного элемента рассчитывают по формуле (см. [4] и [5])

, (4)

где м;

- большая площадь, ;

- меньшая площадь, .

С учетом аэродинамических причин длину переходного элемента выбирают так, чтобы угол раскрытия не превышал 15° (см. рисунок 4).

Из двух значений, соответствующих указанным критериям, выбирают наибольшую длину.

5.2.5 Оконечный воздуховод

При измерении шума вентиляторов с компоновкой типа D по ГОСТ 10921 цилиндрический оконечный воздуховод устанавливают соосно входу или выходу (в зависимости от того, с какой стороны проводят измерения) между промежуточным воздуховодом и концевым поглощающим устройством. Диаметр оконечного воздуховода должен соответствовать рисункам 5 - 7. Минимальная длина воздуховода равна его диаметру или 1 м в зависимости от того, что больше.

Переходный элемент, соответствующий 5.2.4, можно установить между промежуточным и оконечным воздуховодами.

Для круглого входа вентилятора :

;

;

.

Для круглого выхода вентилятора :

;

.

Для прямоугольного входа вентилятора с площадью сечения :

;

;

.

Для прямоугольного выхода вентилятора с площадью сечения , где :

;

.

Для круглого и прямоугольного выхода вентилятора:

;

для ;

для .

Примечания

1 Все размеры те же, что на рисунке 5, кроме .

и м.

2 Контроль расхода осуществляют со стороны всасывания.

3 Типы компоновки вентилятора - по ГОСТ 10921.

4 Наименование частей установки приведено на рисунке 7.

Примечания

1 Все размеры те же, что на рисунке 5, кроме l_3.

и >=1 м.

2 Контроль расхода осуществляют на нагнетательной стороне.

3 Типы компоновки вентилятора - по ГОСТ 10921.

5.2.6 Требования к размерам воздуховода

Во всех случаях м.

Расстояние между плоскостью входа измерительного воздуховода и измерительной плоскостью, в метрах, должно обеспечивать условия невозмущенного потока на измерительной плоскости, т.е. должны соблюдаться неравенства:

5.2.7 Концевое поглощающее устройство

В таблице 5 указаны предельно допустимые значения коэффициента отражения звукового давления (далее - коэффициент отражения) концевого поглощающего устройства при установленном дроссельном или расходомерном устройстве.

Примечание - Указания по проектированию концевых поглощающих устройств и метод измерения коэффициента отражения приведены в приложениях Е и F.

Таблица 5 - Предельно допустимые значения коэффициента отражения концевого поглощающего устройства

Среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц	Предельно допустимый коэффициент отражения r_а
	Измерительный воздуховод	Оконечный воздуховод
50	0,4	0,8
63	0,35	0,7
80	0,3	0,6
100	0,25	0,5
125	0,15	0,3
160	0,15	0,3
Более 160	0,15	0,2
Примечания 1 Если оконечный воздуховод имеет диаметр 1,6 м, то требования по предельно допустимому коэффициенту отражения выполняются без применения концевого поглощающего устройства, т.е. на открытом конце. 2 Концевое поглощающее устройство на оконечном воздуховоде в основном требуется только для создания акустического импеданса, при котором отсутствует отражение звукового давления. Измерение звукового давления в оконечном воздуховоде не требуется. Поэтому предельно допустимый коэффициент отражения концевого поглощающего устройства оконечного воздуховода допускается больше, чем концевого поглощающего устройства измерительного воздуховода.

5.2.8 Дросселирующее устройство

Регулируемое дросселирующее устройство, если оно необходимо, устанавливают за концевым поглощающим устройством. Других дросселирующих устройств между вентилятором и концевым поглощающим устройством быть не должно. Дросселирующее устройство обеспечивает выведение на режим работы, при котором требуется определить звуковую мощность вентилятора.

Примеры дросселирующих устройств приведены на рисунке Е.8 (приложение Е).

5.2.9 Струевыпрямитель

Для уменьшения закрутки потока на выходе вентилятора устанавливают струевыпрямитель (см. рисунок 7). Струевыпрямитель имеет круглое сечение внутренним диаметром, равным диаметру промежуточного воздуховода , и длину, равную двум внутренним диаметрам. Струевыпрямитель имеет конструкцию "звездообразного" типа с восемью равномерно размещенными радиальными пластинами по ГОСТ 10921 (подпункт 1.8.2). Толщина пластин не должна превышать .

5.3 Средства измерений

5.3.1 Измерительная система

5.3.1.1 Микрофон и шумомер

Используют микрофон и шумомер класса 1 по ГОСТ 17187 или по [6].

5.3.1.2 Микрофонный кабель

Чувствительность системы "микрофон - кабель" не должна изменяться при изменении температуры во время испытаний. Изгиб кабеля при перемещении микрофона или под действием потока воздуха не должен создавать шум, мешающий измерениям.

5.3.2 Электронные фильтры

Используют третьоктавные фильтры по ГОСТ 17168 или по [7].

5.3.3 Антитурбулентный экран

5.3.3.1 Антитурбулентный экран предназначен для снижения влияния турбулентных колебаний давления в точке измерений, чтобы обеспечить отношение "сигнал - шум" по 7.2.1. Указания по конструкции антитурбулентного экрана приведены в приложении G. Типовые значения снижения турбулентного шума, обеспечиваемые правильно сконструированным антитурбулентным экраном, приведены в таблице G.1 (приложение G).

5.3.3.2 Антитурбулентный экран и условия его применения должны соответсвовать# следующим требованиям:

a) в незакрученном потоке турбулентный шум в диапазоне частот измерений должен снижаться антитурбулентным экраном, по меньшей мере, на 10 дБ больше, чем конусной насадкой. Действительные значения снижения турбулентного шума в зависимости от частоты и средней скорости потока должны быть известны, чтобы можно было определить соответствие отношения "сигнал - шум" требованиям 7.2.1 [см. также приложение В и таблицу G.1 (приложение G)];

b) наибольший внутренний диаметр трубки антитурбулентного экрана - 22 мм;

c) поправка к частотной характеристике при установленном антитурбулентном экране в каждой третьоктавной полосе должна быть рассчитана с точностью 0,5 дБ в поле плоских звуковых волн. Если испытания проводят в свободном звуковом поле, то наименьшее расстояние между громкоговорителем и калибруемым антитурбулентным экраном должно быть 3 м. Опорную точку при измерениях без установленного антитурбулентного экрана выбирают в месте, соответствующем середине длины антитурбулентного экрана (см. рисунок 8). Калибруют каждый экземпляр антитурбулентного экрана.

Поправку , дБ, рассчитывают по формуле

, (5)

где - уровень звукового давления, измеренный микрофоном с антитурбулентным экраном, дБ;

- уровень звукового давления, измеренный тем же микрофоном в опорной точке, дБ.

Допускается использовать данные калибровки, предоставляемые производителем. Важно, чтобы кривая корректировки частотной характеристики была гладкой. В любой третьоктавной полосе частотная характеристика не должна отличаться от сглаженной кривой более чем на 3 дБ при измерении анализатором с полосой пропускания не шире 25 Гц.

Пористое покрытие антитурбулентного экрана должно быть чистым и не иметь повреждений, поскольку это влияет на значение поправки . Если антитурбулентный экран применяют в запыленной среде, то его частотная характеристика может изменяться и поэтому рекомендуется более частая его калибровка.

5.3.3.3 Характеристика направленности антитурбулентного экрана при измерениях в свободном звуковом поле широкополосного шума в третьоктавных полосах должна соответствовать приведенной на рисунке 9.

Кривые на рисунке 9 рассчитывают по формуле

, (6)

где - снижение чувствительности при угле падения звуковой волны в сравнении с чувствительностью при падении вдоль оси [ рад (0°)], дБ;

К - показатель направленности;

- среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц;

- угол падения звуковой волны, рад. [ рад (75°)].

Предельные значения показателя направленности К указаны в таблице 6.

Таблица 6 - Предельные значения показателя направленности К

Среднегеометрическая частота третьоктавной полосы, Гц	K_min x 10(-3)	K_max x 10(-3)
1000	0,35	1,5
2000	0,35	1,5
4000	0,35	2,2
8000	0,35	2,2

Допускается руководствоваться заявлением производителя о соответствии характеристики направленности антитурбулентного экрана пределам, указанным на рисунке 9.

5.3.3.4 Комбинированная поправка , дБ, учитывающая влияние средней скорости потока U и мод звукового поля на частотную характеристику микрофона, может быть рассчитана по формуле

, (7).

где U < 0 для измерений на стороне всасывания и U > 0 для измерений на стороне нагнетания.

Значения коэффициентов - указаны в таблицах А.1 - А.6 (приложение А).

Примечание - В частотном диапазоне от 50 до 10000 Гц значения коэффициентов приведены для скоростей потока м/с. Как справочные данные (только для информации) приведены значения коэффициентов для расширенного диапазона скоростей ( м/с), а для расширенного частотного диапазона от 12500 до 20000 Гц - для скоростей потока м/с. В качестве примера в приложении D приведен расчет поправки для измерительного воздуховода диаметром d = 0,5 м для трех скоростей потока.

5.3.4 Конусная насадка и губчатый шар

5.3.4.1 Во многих случаях при малой скорости потока в воздуховоде его турбулентность может быть незначительной, что позволяет использовать конусную насадку или губчатый шар. Антитурбулентный экран наиболее эффективно снижает влияние турбулентного шума. Турбулентные колебания давления в потоке с большой вероятностью ведут к завышенной оценке шума вентилятора в октавных полосах от 63 до 125 Гц. Если шум в этих полосах имеет большое значение, то предпочтительным устройством защиты микрофона является антитурбулентный экран.

5.3.4.2 Поправка к частотной характеристике при конусной насадке или губчатом шаре для каждой третьоктавной полосы должна быть определена с точностью 0,5 дБ в поле плоских волн. Если испытания проводят в свободном звуковом поле, то расстояние между громкоговорителем и испытуемым устройством защиты микрофона должно быть не менее 3 м. Калибруют каждый экземпляр устройства защиты микрофона. Допускается использовать данные калибровки производителя.

5.3.4.3 Конусную насадку и губчатый шар считают ненаправленными устройствами защиты микрофона. Точные данные о значении поправки для конусной насадки и губчатого шара отсутствуют. В настоящем стандарте принимают, что поправки имеют отрицательный знак, малы и не зависят от частоты. Для незакрученного потока поправка , дБ, зависит от средней скорости потока и ее рассчитывают по формуле ([8] и [9])

, (8)

где U - средняя скорость потока (U < 0 для измерений на всасывающей стороне, U > 0 для измерений на нагнетательной стороне), м/с;

с - скорость звука (при нормальных условиях с = 340 м/с).

При данном упрощении уровень звуковой мощности, рассчитанный при использовании конусной насадки или губчатого шара, вероятно, будет выше действительного.

5.3.4.4 Площадь поперечного сечения губчатого шара должна быть не более 10% площади поперечного сечения воздуховода.

5.3.5 Графический самописец уровня или другие устройства индикации данных

Графические самописцы уровня и другие устройства индикации данных должны соответствовать шумомерам класса 1 по ГОСТ 17187 или по [6].

5.3.6 Мультиплексная система

При измерениях в соответствии с перечислением b) 6.2.2 мультиплексная система во всем диапазоне частот измерений должна определить с точностью 0,5 дБ усредненный по энергии уровень звукового давления, рассчитанный по уровням звукового давления в точках измерений.

5.4 Калибровка измерительной системы

Для калибровки измерительной системы применяют калибратор звука с точностью 0,3 дБ (класса 1 по [10]). При калибровке микрофон извлекают из антитурбулентного экрана. Систему калибруют до и после каждой серии измерений.

6 Подготовка испытаний

6.1 Установка антитурбулентного экрана

Микрофон в антитурбулентном экране устанавливают в измерительном воздуховоде в измерительной плоскости, как приведено на рисунке 5. Антитурбулентный экран должен быть виброизолирован от стенки воздуховода, чтобы исключить шум, передающийся на микрофон вследствие вибрации стенки. Может потребоваться установка концевого обтекателя за кронштейном крепления антитурбулентного экрана.

Антитурбулентный экран прочно закрепляют и выравнивают по оси измерительного воздуховода в направлении на вентилятор с точностью 5°. Для измерений со стороны всасывания антитурбулентный экран устанавливают носовым обтекателем по направлению к вентилятору. Конец экрана, обращенный навстречу потоку, должен быть обтекаемым. Устройство крепления экрана не должно вносить заметного шума, а микрофонный кабель должен быть вынесен из воздушного потока.

Примечание - Схемы типовой установки приведены в приложении G.

6.2 Положение микрофона

6.2.1 Радиальное положение

Микрофон устанавливают в радиальных точках в соответствии с рисунком 10 (r - радиальное расстояние от оси измерительного воздуховода) и таблицей 7.

Таблица 7 - Радиальные положения микрофона

Диаметр измерительного воздуховода d, м	Относительное радиальное расстояние от оси воздуховода 2r/d
	Микрофон с антитурбулентным экраном	Микрофон с конической насадкой или губчатым шаром
0,15 <= d < 0,5	0,8	0,5
0,5 <= d <= 2	0,65	0,5
Примечание - При этих положениях обеспечивается надежная оценка уровня звуковой мощности по измеренным уровням звукового давления.

6.2.2 Положения на окружности

В радиальных положениях по 6.2.1 среднее по окружности значение уровня звукового давления получают одним из следующих способов:

a) микрофон последовательно устанавливают, как минимум, в трех равно распределенных по окружности точках; для этого микрофон можно закрепить в коротком сегменте воздуховода, который поворачивают на одинаковый угол;

b) три или более фиксированных микрофона равномерно размещают по окружности; если сигналы микрофонов усредняют при помощи мультиплексной системы, то для их защиты следует использовать однотипные антитурбулентные экраны с одинаковой чувствительностью, чтобы обеспечить одинаковость частотной характеристики поправок с точностью до 0,5 дБ;

c) микрофоном сканируют по окружности на один полный оборот с постоянной угловой скоростью.

Если в пористом покрытии антитурбулентного экрана имеется только одна щель, то ее следует располагать на окружности, соответствующей радиальному положению по 6.2.1, со стороны, противоположной направлению набегания на экран вихря в потоке (см. рисунок 10).

Примечание - Щель не должна быть расположена со стороны набегания вихря в потоке

6.3 Средства управления режимом работы

Средства управления режимом работы по 5.1 и 5.2.8 не должны мешать акустическим измерениям (см. 7.2.1).

7 Проведение испытаний

7.1 Режим работы

Режим работы определяют по ГОСТ 10921. Режим работы должен быть установившимся и близким к режиму максимального к.п.д. вентилятора. Испытания проводят на частотах вращения, установленных изготовителем. Дополнительно испытания могут проводиться в режимах, соответствующих предполагаемым условиям эксплуатации.

7.2 Измерение уровня звукового давления

7.2.1 Общие положения

Измерения проводят в третьоктавных полосах при режиме работы вентилятора по 7.1.

Измеренные уровни звукового давления в каждой третьоктавной полосе при работающем вентиляторе должны быть, как минимум, на 6 дБ выше уровней фонового шума. Уровни фонового шума измеряют при выключенном вентиляторе. Если это условие не выполняется, то результаты измерений вносят в протокол испытаний с пометой: "Результаты измерений выше фонового шума не более чем на 6 дБ, коррекция на фоновый шум не делалась".

Измеренные уровни звукового давления в каждой третьоктавной полосе должны быть, как минимум, на 6 дБ выше уровня турбулентного шума, для чего определяют отношение "сигнал - шум" одним из методов в соответствии с приложением В. Если это условие не выполняется, то результаты измерений вносят в протокол с пометой: "Результаты измерений выше уровня турбулентного шума не более чем на 6 дБ, коррекция на турбулентный шум не делалась".

7.2.2 Продолжительность измерений

В каждом из трех положений микрофона в соответствии с перечислением а) или b) 6.2.2 измеряют уровень звукового давления с точностью до 0,1 дБ. Для полос со среднегеометрическими частотами, не превышающими 160 Гц, продолжительность измерений должна быть не менее 30 с, для полос с частотами 200 Гц и выше - не менее 10 с.

7.2.3 Измерения мультиплексной системой

При использовании мультиплексной системы (см. 5.3.6) при измерениях в соответствии с перечислением b) 6.2.2 регистрируют средний по времени и пространству уровень звукового давления (усредненный по энергии уровень) для каждой третьоктавной полосы. Продолжительность измерений должна быть не менее 30 с для каждой третьоктавной полосы.

7.2.4 Измерения при сканировании микрофона по окружности

При измерениях сканированием в соответствии с перечислением с) 6.2.2 микрофон перемещают с постоянной угловой скоростью так, чтобы один оборот происходил не менее чем за 30 с для каждой третьоктавной полосы.

7.3 Измерения со струевыпрямителем и без него

Струевыпрямитель на нагнетательной стороне вентилятора необходим при аэродинамических испытаниях по ГОСТ 10921. При проведении измерений со стороны нагнетания принимают во внимание два фактора:

a) закрученный поток, входящий в струевыпрямитель, может генерировать шум в месте расположения микрофона выше или ниже уровня звукового давления вентилятора;

b) без струевыпрямителя обтекающий микрофон закрученный поток может генерировать шум выше или ниже уровня звукового давления вентилятора.

Оба фактора увеличивают измеренный уровень звукового давления по сравнению с уровнем звукового давления вентилятора. Какой фактор влияет сильнее, зависит от интенсивности закрутки, средней скорости потока в воздуховоде, используемого устройства защиты микрофона и звуковой мощности вентилятора. Поэтому шум измеряют с установленным струевыпрямителем и без него. В качестве результата измерений принимают меньшее значение.

Оба измерения проводят на одном режиме работы вентилятора. Это достигают установкой дросселирующего устройства в положение, при котором расход одинаков в обоих случаях.

7.4 Измерения на стороне всасывания для больших вентиляторов с компоновкой типа D (по ГОСТ 10921)

Проведение испытаний больших вентиляторов (диаметром не менее 1600 мм) на стандартном стенде со струевыпрямителем на нагнетательной стороне может быть затруднено. В этом случае характеристика вентилятора может быть определена измерениями на всасывающей стороне, если на нагнетательной стороне установлен воздуховод длиной, равной удвоенному гидравлическому диаметру . Результаты, полученные данным способом, могут несколько отличаться от полученных при использовании обычных воздуховодов на всасывающей и нагнетательной сторонах, особенно если вентилятор выбрасывает сильно закрученный поток.

Примечание - Гидравлический диаметр , м, рассчитывают по площади выхода вентилятора , , по формуле

.

8 Расчеты

8.1 Средний уровень звукового давления

Если измерения проводят в дискретных точках (см. 6.2.2), то средний уровень звукового давления на измерительной плоскости , дБ, для каждой третьоктавной полосы рассчитывают по формуле

, (9)

где n - число точек измерений (не менее трех по 6.2.2);

- средний по времени уровень звукового давления в i-й точке измерений, дБ;

С - суммарная поправка к частотной характеристике микрофона, дБ, рассчитываемая по формуле

, (10)

где , , - поправки по таблице 1.

Значение указывает производитель микрофона.

Значения и определяют по 5.3.3 и 5.3.4.

При использовании мультиплексной измерительной системы (см. 7.2.3) или при сканировании по окружности (см. 7.2.4) по результату измерения , дБ, средний уровень звукового давления , дБ, для каждой полосы частот рассчитывают по формуле

. (11)

8.2 Уровень звуковой мощности

Третьоктавный уровень звуковой мощности , дБ, излучаемой в измерительный воздуховод, предполагая, что в нем образуется поле плоских волн, рассчитывают по формуле

, (12)

где S - площадь поперечного сечения измерительного воздуховода, , равная ;

;

.

Корректированный по А уровень звуковой мощности определяют в соответствии с приложением С.

9 Регистрируемая информация

9.1 Регистрируют следующую информацию:

a) описание испытуемого вентилятора и его арматуры;

b) режим работы;

c) средства измерений (тип, серийный номер, производитель, метод калибровки);

d) устройство защиты микрофона (антитурбулентный экран, коническая насадка или губчатый шар);

e) описание воздуховодов, включая длины и площади поперечного сечения (или диаметры), и концевых поглощающих устройств;

f) акустические данные:

- положения микрофона по 6.2.2;

- поправки , , ;

- третьоктавные уровни звуковой мощности;

- корректированный по А уровень звуковой мощности (при необходимости);

g) любые другие сведения по согласованию сторон.

9.2 Если нет более точных данных, то указывают расширенную неопределенность измерений, равную удвоенному стандартному отклонению воспроизводимости (см. раздел 4) при 95%-ном уровне доверия.

10 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать запись, что уровни звуковой мощности получены в соответствии с требованиями настоящего стандарта и определены в децибелах относительно опорной звуковой мощности 1 пВт.

Кроме того, в протокол вносят информацию в соответствии с перечислениями а) - d) и g) подраздела 9.1.

Рекомендуется указывать расширенное значение неопределенности измерений по 9.2.

Библиография

[1]	BOLLETER, U. and CROCKER, M.J. Research toward an in-duct fan sound power measuring system. ASHRAE Trans., 76, Part II, 1970, pp. 110 - 119
[2]	CREMER, L. The second annual Fairey lecture: The treatment of fans as black boxes. J. Sound Vib., 16, 1971, pp. 1 - 15
[3]	BOLTON, A.N. Report on intercomparison tests to assess the accuracy and repeatability of in-duct fan noise measurement for Community Bureau of Reference. Commission of the European Communities, Brussels, 1989
[4]	BOLLETER, U., COHEN, R. and WANG, J.S. Design considerations for an in-duct sound power measuring system, J. Sound Vib., 28(4), pp. 669 - 685, 1973
[5]	NEISE, W. On sound power determination in flow ducts. 6th International Congress of Sound and Vibration, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark, 5 - 8 July 1999, Specialist Keynote Paper
[6] МЭК 61672-1:2002 (IEC 61672-1:2002)	Электроакустика. Шумомеры. Часть 1: Требования (Electroacoustics - Soundlever meter - Part 1:Specifications)
[7] МЭК 61260:1995 (IEC 61260:1995)	Электроакустика. Фильтры с полосой пропускания в октаву и долю октавы (Electroacoustics - Octave-band and fractional-octave-band filters)
[8]	ARNOLD, F. Experimented und numerische Untersuchung zur Schalleistungsbestimmung in Stromungskanalen. VDI - Fortschritt-Berichte, Reihe 7 Stromungstechnik Nr. 353, 1999 (Dissertation, TU-Berlin, Juli 1998)
[9]	ARNOLD, F. A cross correlation method for sound power determination in flow ducts and frequency corrections for the standardized in-duct method, 6th International Congress of Sound and Vibration, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark, 5 - 8 July 1999
[10] МЭК 60942:1997 (IEC 60942:1997)	Электроакустика. Калибраторы звука (Electroacoustics - Sound calibrators)
[11]	MICHALKE, A., ARNOLD, F. and HOLSTE, F. On the Coherence of the Sound Field in a Circular Duct with Uniform Mean Flow, J. Sound Vib., 190(2), 1996, pp. 261 - 271
[12]	HOLGERSSON, S. Development of an anechoic termination for fan noise measurements. ASHRAE Trans., 74, Part I, Part No. 2069, 1968
[13]	MYERS, G.H. Anechoic duct termination development using scale model theory. J. Acoust. Soc. Am., 47, 1970, p. 117
[14]	SHENODA, F.B. Reflexionsarme Abschlusse fur durchstromte Kanale, Akustik und Schwingungstechnik. VDE-Verlag GmbH, Berlin, 1972, p. 269
[15]	BOLTON, A.N. and MARGETTS, E.J. Anechoic terminations for in-duct fan noise measurement. International Conference on Fan Design and Applications, Guildford, England, Sept. 7 - 9, pp. 311 - 325
[16]	NEISE, W. Application of similarity laws to the blade passage sound of centrifugal fans. J. Sound Vib., 43, 1975, pp. 61 - 75
[17]	WOLLHERR, H. Akustische Untersuchungen an Radialventilatoren unter Verwendung der Vierpoltheorie. Ph. D. Dissertation, Techn. Universitat Berlin, 1973
[18]	ROLAND, J. Evaluation of the errors in the measurements of silencer characteristics. J. Sound Vib., 74(4), 1981, pp. 549 - 558
[19]	NEISE, W., HOPPE, G. and HERRMANN, I.W. Gerauschmessungen an Ventilatoren. Heizung, Luftung, Haustechnik, 38, 1987, pp. 343 - 351
[20]	WANG, J.S. and CROCKER, M.J. Tubular windscreen design for microphones for in-duct fan sound power measurements, J. Acoust. Soc. Am., 55(3), pp. 568 - 575, 1974
[21]	CHUNG, J.Y. and BLASER, D.A. Transfer function method of measuring in-duct acoustic properties (Part 1 and Part 2), J. Acoust. Soc. Am., 68, 1980, pp. 907 - 921
[22]	NEISE, W. and STAHL, B. The flow noise level of microphones in flow ducts, J.Sound Vib., 63, 1979, pp. 561 - 579
[23]	NEISE, W. Theoretical and experimental investigations of microphone probes for sound measurements in turbulent flow. J. Sound Vib., 39(3), 1975, pp. 371 - 400
[24]	ISO 3741, Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Precision methods for reverberation rooms
[25]	DAVY, J.L., BAADE, P.K., HALVARSON, J.H. An improved sampling tube for induct fan sound measurement. 2nd International Symposium on Fan Noise, Senlis, France, 23 - 25 September 2003