Приложение К (справочное). Дополнительные требования к третьоктавным анализаторам спектра, предназначенным для измерения нестационарных авиационных шумов

Приложение К
(справочное)

Дополнительные требования к третьоктавным анализаторам спектра, предназначенным для измерения нестационарных авиационных шумов

К.1 Общие положения

Измерения воспринимаемого на земле шума воздушных судов (самолетов, вертолетов и т.п.) в целях сертификации согласно [3] проводят при пролете воздушного судна над контрольными точками, при этом акустический процесс является нестационарным, а измерительная система должна обеспечивать возможность увязки регистрируемых уровней звукового давления с положением воздушного судна на траектории. В [3] даны основные технические требования к такой измерительной системе, в том числе к ее анализирующей части, содержащей третьоктавные фильтры, соответствующие требованиям настоящего стандарта. Для обеспечения единства измерений при сертификации воздушных судов в диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц принят стандарт [2]. Целью настоящего приложения является: дать информацию о том, какие дополнительные испытания электрических характеристик третьоктавных спектрометров необходимо провести при проведении их испытаний в целях утверждения типа или при периодических испытаниях для подтверждения соответствия требованиям [2] и [3].

Приведенная здесь информация может быть также использована для формулирования требований к анализаторам спектра, предназначенным для измерения 1/3-октавных уровней сигнала с временной коррекцией S.

Примечание - Временная коррекция S описана в ГОСТ Р 53188.1 и определяется как экспоненциальное усреднение с постоянной времени 1 с.

К.2 Общие требования к измерительной системе (исключая микрофон)

К.2.1 Требования к частотной характеристике

При подаче на вход измерительной системы стационарных синусоидальных электрических сигналов, уровень которых находится в пределах 5 дБ от опорного уровня в опорном диапазоне шкалы, показания среднего по времени третьоктавного уровня сигнала с частотой, равной точной центральной частоте третьоктавного фильтра в диапазоне от 50 Гц до 10 кГц должны быть в пределах  1,5 дБ относительно показаний для сигнала с опорной частотой.

Примечание - В случае системы, предназначенной для измерения шума воздушных судов, электрические сигналы при испытаниях должны подаваться на вход микрофонного предусилителя через электрический эквивалент капсюля микрофона. В этом случае будет учтена частотная характеристика микрофона (капсюль + предусилитель) в диапазоне низких частот, которую не всегда учитывают при испытаниях фильтров на соответствие требованиям настоящего стандарта.

К.2.2 Линейность уровней

К.2.2.1 При подаче на вход измерительной системы стационарных синусоидальных электрических сигналов с частотами, соответствующими точным центральным частотам третьоктавных фильтров в диапазоне от 50 Гц до 10 кГц, отклонение от линейности уровня должно находиться в пределах  0,4 дБ для опорного диапазона уровней и  0,5 дБ в других диапазонах, при этом линейный рабочий диапазон должен быть не менее 50 дБ.

К.2.2.2 Линейные рабочие диапазоны соседних диапазонов уровней должны перекрываться не менее чем на 50 дБ за вычетом изменения усиления, вносимого переключателем диапазонов.

В опорном диапазоне уровней верхняя граница линейного рабочего диапазона должна быть более чем на 5 дБ выше опорного уровня звукового давления.

Примечание - Предположим для примера, что измерительная система имеет переключатели диапазона уровней, которые обеспечивают изменение усиления на 10 дБ или 1 дБ. Если диапазоны переключаются с шагом 10 дБ, то требуемое минимальное перекрытие соседних диапазонов уровней должно быть 40 дБ, а при переключении с шагом 1 дБ требуемое минимальное перекрытие составляет 49 дБ.

К.2.2.3 Для каждого диапазона уровней верхняя граница линейного рабочего диапазона для каждой центральной частоты третьоктавных фильтров должна находиться в пределах  2,0 дБ от верхней границы линейного рабочего диапазона при опорной частоте.

К.3 Требования к системе спектрального анализа

К.3.1 Третьоктавный анализ

К.3.1.1 Система третьоктавного спектрального анализа должна удовлетворять требованиям к электрическим характеристикам для класса 1, установленным настоящим стандартом для фильтров с центральными частотами от 50 Гц до 10 кГц, за исключением того, что линейность уровня должна соответствовать К.2.2. В число этих электрических характеристик входят относительное затухание, эффективная ширина полосы пропускания фильтра, линейный рабочий диапазон, работа в режиме стационарной системы, антиалайзинговые фильтры и влияние внешних условий.

К.3.1.2 Интервал между последовательными выборками уровня звукового давления на выходе фильтров должен быть (500  5) мс. Выборки должны соответствовать среднеквадратичным значениям звукового давления в каждой третьоктавной полосе за этот интервал времени. При усреднении может быть опущено не более 5 мс интервала выборки.

К.3.2 Временные постоянные

К.3.2.1 Третьоктавные данные, используемые для расчета эффективного уровня воспринимаемого шума (EPNL), основаны на временной коррекции S. Измерения могут производиться как с использованием временной коррекции S, так и без нее, то есть с применением временной коррекции в процессе сбора данных или после него (постобработка).

К.3.2.2 Если измерительная система использует временную коррекцию S, и на выход измерительной системы поступают только значения с временной коррекцией S, то показания на выходе фильтра и детектора при внезапном включении или выключении синусоидального сигнала соответствующей центральной третьоктавной частоты следует измерять в моменты выборки 0,5, 1, 1,5 и 2 секунды после внезапного включения и 0,5 и 1 секунда после выключения.

Характеристика нарастания должна быть (-4  1) дБ через 0,5 с, (-1,75  0,75) дБ через 1 с, (-1  0,5) дБ через 1,5 с и (-0,5  0,5) дБ через 2 с соответственно по отношению к установившемуся уровню. Характеристика спада должна быть такой, что сумма выходных уровней по отношению к начальному установившемуся уровню и соответствующей характеристики нарастания (-6,5  1) дБ как через 0,5 с, так и через 1 с. Для последующих выборок сумма характеристик нарастания и спада должна быть -7,5 дБ или менее. Это соответствует экспоненциальному усреднению S с постоянной времени 1 с (т.е. времени усреднения 2 с).

Если третьоктавные уровни звукового давления на выходе анализатора определены без временной коррекции S, то об этом должно быть указано в эксплуатационной документации, для того чтобы применить временную коррекцию S при постобработке данных.

К.3.3 Сдвиг по времени

К.3.3.1 Момент времени, к которому относится значение уровня с временной коррекцией S, происходит на 0,75 с ранее фактического времени считывания.

Примечание - При измерении спектра шума воздушных судов определение этого момента времени требуется для соотнесения записанного шума с положением воздушного судна, излучавшего его.

К.3.3.2 Для каждой записанной полусекундной выборки уровня с временной коррекцией S этот момент времени можно также определить как 1,25 с после начала 2-секундного периода усреднения.