Ievads
Kā jebkura zinātne akustika ir determiniska – teorētiski ir iespējams aprakstīt, kas notiek ar skaņas lauku un kā tas izplatās, lai gan šī teorija ir matemātiski sarežģīta. Pavisam citādi ir praksē – ne vienmēr ir iespējams ar augstu precizitāti noteikt skaņas lauka īpašības noteiktā punktā daudzu mainīgo faktoru dēļ. Praktiski ir neracionāli lietot komplicētus analītiskus aprēķinus, kuriem nepieciešama dārga programmatūra un ievērojami jaudīgs dators un liels laika patēriņš. Lasi vairāk...
Lai drošticami novērtētu skaņu un tās īpašības esošā telpā, tiek veikti akustiskie mērījumi. Tā kā akustika iedalāma telpas akustikā, skaņas izolācijā, vides akustikā un vibrācijās (un, protams, arī citās sadaļās, ko šeit neapskatām), tad katrā no tām mērīšanas metodes atšķiras. Telpas akustikā, piemēram, impulsa atbildes (angl. impulse response) mērījums dod informāciju par tādiem svarīgiem akustiskajiem parametriem kā reverberācijas laiks un skaidrība. Būvakustikā pārbauda skaņas izolācijas atbilstību mērķa vērtībām. Vides akustikā izmēra trokšņu līmeņus un veic nepieciešamas darbības, lai pasargātu cilvēkus no trokšņa piesārņojuma. Monitorējot vibrāciju blakus būvlaukumam, var apdrošināties no nevēlamiem un bīstamiem nesošo blakus esošo ēku konstrukciju bojājumiem.
Mērījumu veidi un mērāmie parametri
Ikdienas praksē visbiežāk tiek lietoti sekojoši akustisko mērījumu veidi:
- Telpas akustikas mērījumi
- Skaņas izolācijas mērījumi
- Vides trokšņa mērījumi
- Vibrāciju mērījumi
Lasi vairāk...
-
- Reverberācijas laiks T30 [s], runas skaidrība C50 [dB], mūzikas skaidrība C80 [dB], runas pārvades indekss STI, skanējuma telpiskums LF, virsmas absorbcijas koeficients α; skaņas stiprums G, un citi rādītāji;
- skaņas izolācijā:
- faktiskais skaņas gaisā izolācijas indekss R’w [dB], faktiskais triecientrokšņa līmenis L’n,w [dB];
- trokšņa līmeņa noteikšanā:
- ekvivalentais A-izsvarotais skaņas spiediena līmenis LAeq [dBA], maksimālais A-izsvarotais skaņas spiediena līmenis LAmax [dBA];
- vibrācijām:
- vibrācijas paātrinājums a [mm/s2], vibrācijas ātrums v [mm/s].
Aprīkojums
Akustiskiem mērījumiem galvenokārt nepieciešams divas lietas: skaņas avots un uztvērējs. Dažos gadījumos kā avotu var esošu pastāvīgu troksni, piemēram, satiksmes troksnis lielās auto maģistrālēs. Tomēr parasti lieto speciālu kalibrētu visvirzienu skaļruni. Uztvērējs ir viens vai vairāki mikrofoni, kas pieslēgti signāla apstrādes ierīcēm – skaņas spiediena mērītājiem vai datora skaņas kartei ar programmatūru, vai citiem datu uzglabāšanas rīkiem.
Visvirziena skaļrunis
Angļu literatūrā visvirziena skaļruni dēvē gan par omnidirectional loudspeaker, gan par dodecahedron jeb Lasi vairāk...
divpadsmitskaldni, Skaļruņa korpuss var būt arī apaļas formas, galvenais nosacījums, lai skaņas spiediens visos virzienos izstarotos ar vienmērīgu intensitāti visās skaņas diapazona frekvencēs. Realitātē, protams, jebkurš visvirzienu skaļrunis nav ideāls – intensitāte svārstās atkarībā no izstarošanas leņķa un frekvences.
Profesionālā pielietojuma tehnikai ir jānodrošina zināma izstarošanas intensitātes vienmērība, ko nosaka, piemēram ISO 16283-1:2014 vai ISO 3382-1:2009.

Mikrofoni
Visbiežāk tiek pielietoti visvirzienu mērīšanas mikrofoni (angl. omnidirectional), kuri uztver skaņu vienmērīgi no visiem virzieniem.

Visvirzienu mērmikrofons Earthworks M23
Lasi vairāk...
Atkarībā no mērīšanas procedūras, pielieto rī mikrofonus ar citu virziendarbību (direktivitāti), piemēram, lai izmērītu skanējuma telpiskuma parametru LF, ir nepieciešama divu mikrofonu tipu kombinācija – visvirzienu un astotnieka virziena (angl. figure-of-eight) mikrofoni. Mērmikrofoniem, atšķirībā no audio ierakstu vai koncertu mikrofoniem, ir obligāta plakana frekvenču raksturlīkne. Lai pats mikrofons iespējami maz ietekmētu skaņas lauku, spiediena svārstības uztverošās diafragmas diametrs parasti ir 13 mm jeb ½ collas vai mazāk.
Skaņas spiediena līmeņa mērītājs
Skaņas spiediena līmeņa, jeb SPL mērītājs – ir ierīce, kas sastāv no mikrofona, priekšpastiprinātāja un datu apstrādes ķēdes. Lasi vairāk...
Mūsdienu SPL mērītāji ir digitāli, tāpēc tajos ir iestrādātas arī Analogciparu pārveidotāji (ACP). Tāpat kā mērīšanas mikrofoniem, profesionāliem SPL mērītājiem ir jāatbilst stingrām precizitātes prasībām, ko nosaka Starptautiskās elektrotehniskās komisijas standarts
IEC 61672-1:2013. Mērītāji ir rokas ierīces, kurus ērti turēt rokās mērījuma laikā.
Pirms skaņas spiediena līmeņu mērījumiem ir jāveic ierīces kalibrācija. Kalibrācija tiek veikta ar speciālu ierīci – kalibratoru, kas atskaņo tīru toni precīzā amplitūdā, parasti 1000 Hz 94 dB vai 114 dB līmenī.

Triecientrokšņa ģenerators
Triecientrokšņa ģenerators jeb klauvētājs (angl. tapping machine) ir iekārta ar 5 āmurīšiem, 500 g katrs, kuri konkrētā secībā ar aptuveni 100 ms regularitāti tiek nolaisti no 4 cm augstuma. Klauvētājs ir standartizēta iekārta, kuru īpašības un darba princips ir aprakstīts standartā ISO 16283-2. Klauvētāji mēdz būt gan elektro-mehāniskie, gan elektro-magnētiskie.

Telpas akustikas parametru mērījumi
Citiem telpas akustikas parametriem, tādiem kā T30, C50 un C80 un vairākiem citiem, mērījumus veic saskaņā ar standartiem:
- Uzstāšanās telpām (koncertzāles, teātra zāles un tam līdzīgi) – ISO 3382-1:2009 “Acoustics — Measurement of room acoustic parameters — Part 1: Performance spaces”
- Parastām, samērā nelielām telpām (dzīvokļa istaba, kabineti un tml.) – ISO 3382-2:2008 “Acoustics — Measurement of room acoustic parameters — Part 2: Reverberation time in ordinary rooms”
- Atvērtā tipa telpām (biroji, co-working telpas un tml.) – ISO 3382-3:2012 “Acoustics — Measurement of room acoustic parameters — Part 3: Open plan offices”

Lasi vairāk...
Mērījumu procedūras pamatā ir testa signāla ģenerēšana telpā, piemēram sine sweep, ar skaļruņi (avots) un šī signāla reģistrācija ar mikrofonu kādā punktā (uztvērējs). Tiek iegūta pārvades funkcija no avota uz uztvērēju, kuru var interpretēt kā laika funkciju (impulsa atsauce) vai kā frekvenču funkciju (amplitūdu-frekvenču raksturlīkne). Integrējot impulsa atsauci spēj iegūt skaņas enerģijas rimšanu laikā, kas ļauj novērtēt reverberācijas laiku. Frekvenču raksturlīkne sniedz informāciju par iespējamām telpas modām (rezonansēm).
Runas pārvades indeksu STI mēra lietojot speciālu skaļruni Talkbox ar signālu, kas imitē cilvēka runu. Operators ar SPL mērītāju izvēlētos punktos nomēra signālu no skaļruņa un iegūst šī punkta STI vērtību.

Testu signāli
Testos lietotos signālus var iedalīt divos veidos – Lasi vairāk...
Absorbcijas koeficients
Absorbcijas koeficients α (alfa) materiāla absorbētās skaņas enerģijas daļas rādītājs. Der atcerēties, ka atvērta loga absorbcijas koeficients α = 1 (pilnīgi visa skaņas viļņu enerģija aizplūst prom), savukārt ļoti labi nopulētam granītam α ~ 0. Absorbcijas koeficients katrā frekvenču joslā var būt atšķirīgs. Lasi vairāk...
Interjeru apdares materiāliem ir ļoti svarīgi zināt absorbcijas koeficientus. Laboratoriski to dara ar divām metodēm. Pirmā metode – mērījumi t.s. impedances caurulē. Tādiem mērījumiem sagatavo testējamos materiāls no 3 līdz 10 cm diametrā un ieliek speciālā caurulē vienā galā. Caurules otrajā galā ir skaļrunis, kas dod laukā testēšanas signālu (balto troksni). Caurules sienā ir iestrādāti divi mikrofoni noteiktā attālumā no testa parauga. Testēšanas programma salīdzina nosūtītā un atstarotā signāla rādītājus caurulē, un spēj novērtēt testējamā materiāla akustiskās pretestības īpašības jeb impedanci, no kā izrēķina absorbcijas koeficientu. Šādu procedūru apraksta standarts ISO 10534-2:1998 “Acoustics — Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tubes — Part 2: Transfer-function method”

Bieži impedances caurules testi nav praktiski – pirmkārt, tāpēc, ka no impedances caurules testiem iegūtais absorbcijas koeficients atbilst 90° skaņas viļņu krišanas leņķim, otrkārt, testēt iespējams materiālus, kuru izmēri ļauj tos ievietot impedances caurulē. Tomēr nereti nepieciešams veikt absorbcijas koeficienta testus liela izmēra interjera elementiem, piemēram, krēsliem. Tādos gadījumos izveido 10 m2 lielu materiāla vai interjera elementu paraugu, ko ievieto reverberācijas kamerā. Tā ir īpaši izveidota laboratorija ar ļoti ilgu reverberācijas laiku, izkliedētu skaņas lauku un ar pietiekošu akustisko tilpumu. Zinot reverberācijas laiku šai telpai bez testa elementa/parauga un reverberācijas laiku telpai ar paraugu, var izrēķināt testējamā parauga absorbcijas koeficientu α. Šādiem mērījumiem pielieto standartu ISO 354:2003 “Acoustics — Measurement of sound absorption in a reverberation room”.

Ir arī iespējams ar ierobežotu precizitāti veikt lauka absorbcijas koeficientu mērījumus virsmām. Šādu pieeju apraksta ISO 13472-1:2002 “Acoustics – Acoustics — Measurement of sound absorption properties of road surfaces in situ – Part 1: Extended surface method”.
Zircon bilde
Skaņas izolācijas mērījumi
Primārie mērāmie skaņas izolācijas parametri ir sekojoši: Lasi vairāk...
- R – skaņas izolācija, ko sauc arī par pārvades zudumu vai skaņas samazinājuma indeksu – attiecība starp uz testējamās konstrukcijas krītošo skaņas enerģiju un skaņas enerģiju konstrukcijai otrajā pusē:
R = |
krītošā skaņas enerģija |
skaņas enerģija otrajā pusē |
- D – skaņas līmeņu starpība, jeb starpība starp līmeni telpā, kur atrodas skaņas avots un līmeni uztvērēja telpā:
- Ln – normalizēts triecientrokšņa līmenis, kas ir iegūts lietojot standartizētu triecientrokšņa ģeneratoru
Skaņas izolācija R
Visbiežāk praksē lieto parametru Rw (laboratorijas mērījumi) un R’w (lauka mērījumi), kur w nozīmē “weighted” jeb svarots. Skaņas spiediena līmeņi tiek mērīti frekvenču joslās. Skaņas izolācijas noteikšanas procedūra ir sekojošā. Lasi vairāk...
- Nomēra avota telpas skaņas spiediena līmeni L1
- Nomēra uztvērēja telpas skaņas spiediena līmeni L2
Nomēra norobežojošās konstrukcijas laukumu S un uztvērēja telpas tilpumu V.
- Nomēra reverberācijas laiku RT uztvērēja telpā
- Izrēķina absorbcijas laukumu pēc Sabina (vai cita) formulas
- Izrēķina skaņas izolācijas indeksu R (laboratorijas mērījumi) vai R’ (lauka mērījumi) katrā frekvenču joslā pēc sekojošas formulas
Var redzēt, ka skaņas izolācijas indekss R atšķiras no līmeņu starpības D ar to, ka tiek normalizēts ar izteiksmi “10lg(S/A)”, kas ņem vērā konstrukcijas laukumu un uztvērēja telpas akustiku.
- Skaņas izolācijas indeksa R vai R’ frekvenču līknei pielāgo references likni no standarta ISO 717-1. Pielāgotas references līknes R vai R’ vērtība pie 500 Hz tiek noteikta kā Rw vai R’w vērtība.
Rw un R’w ir viena skaitļa parametri, kurus praksē ir vieglāk lietot atšķirībā no frekvenču funkcijām R un R’. Taču frekvenču līknes sniedz vērtīgu informāciju par izmērītās konstrukcijas skaņas izolācijas īpašībām, ko nerāda svarotie parametri.
Mūsu mērījumu bildes, R’ līkne, references līkne, R’w
Normalizēts triecientrokšņa līmenis Ln
Līdzīgi skaņas izolācijas indeksam, triecientrokšņa līmenim ir apzīmējumi laboratorijas mērījumu rezultātiem (Ln) un lauka mērījumu rezultātiem (L’n). Tāpat arī pielieto “w” svarošanu, ar ko iegūts svarotu triecientrokšņa līmeni Ln,w (laboratorija) un L’n,w (lauka). Skaņas spiediena līmeņi tiek mērīti frekvenču joslās. Normalizēta triecientrokšņa līmeņa mērīšanas procedūra ir sekojošā: Lasi vairāk...
- Avota telpā novieto un iedarbina triecientrokšņa ģeneratoru.
- Nomēra uztvērēja telpas triecientrokšņa līmeni Li
- Nomēra reverberācijas laiku RT uztvērēja telpā
- Izrēķina absorbcijas laukumu pēc Sabina (vai cita) formulas
- Izrēķina normalizēta triecientrokšņa līmeņa Ln (laboratorijas mērījumi) vai L’n (lauka mērījumi) katrā frekvenču joslā pēc sekojošas formulas
kur A0 – references absorbcijas laukums, 10 m2.
- Normalizēta triecientrokšņa līmeņa Ln vai L’n frekvenču līknei pielāgo references likni no standarta ISO 717-2. Pielāgotas references līknes Ln vai L’n vērtība pie 500 Hz tiek noteikta kā Ln,w vai L’n,w vērtība.
Skaņas izolācijas mērišanas standarti
Lauka mērījumi: Lasi vairāk...
- ISO 16283-1:2014 Acoustics — Field measurement of sound insulation in buildings and of building elements — Part 1: Airborne sound insulation
- ISO 16283-2:2020 Acoustics — Field measurement of sound insulation in buildings and of building elements — Part 2: Impact sound insulation
- ISO 16283-3:2016 Acoustics — Field measurement of sound insulation in buildings and of building elements — Part 3: Façade sound insulation
Laboratorijas mērījumi:
- gada versijas ISO 10140 Acoustics — Laboratory measurement of sound insulation of building elements sērijas standarti.
Skaņas izolācijas vienkāršotas novērtēšanas veidi ir aprakstīti ISO 717 sērijas standartos:
- ISO 717-1:2020 Acoustics — Rating of sound insulation in buildings and of building elements — Part 1: Airborne sound insulation
- ISO 717-2:2020 Acoustics — Rating of sound insulation in buildings and of building elements — Part 2: Impact sound insulation
Pastāv ļoti daudz citu mērīšanas standartu – skaņas izolācija no iekārtām, mērījumu neprecizitātes novērtēšana, mērījumi ar intensitātes metodi, inženierkomunikāciju skaņas izolācija, utt.
Trokšņa līmeņa mērījumi
Trokšņu līmeņu vai vides trokšņa līmeņu mērījumi mēdz būt ļoti dažādi, jo apskatāmie trokšņa avoti un mērīšanas apstākļi var būt ļoti dažādi. Lasi vairāk...
Visbiežāk lietojamais parametrs ir L
Aeq – A-svarotais ekvivalentais skaņas spiediena līmenis. Šīs parametrs nosaka tādu nomērītā trokšņa līmeni, kāds būtu no kāda ekvivalenta avota, ja tas izstarotu laikā nemainīgo skaņu. Tāds parametrs ir ērti pielietojams praksē, lai novērtētu laikā mainīgus trokšņa avotus, kuru ir vairākums. L
Aeq parametra noteikšanai ir nepieciešams kāds galīgais mērīšanas laiks – 20 sekundes, piecas minūtes, viena stunda, diennakts, utt.
Gadījumos, kad ar ekvivalentu līmeni nevar precīzi novērtēt trokšņa būtību un vispārējo situāciju, lieto tādus parametrus kā LAFmax – maksimālais reģistrētais trokšņa līmenis, LA10 – skaņas spiediena līmenis, kas tiek pārsniegts 10% no mērījuma laika (var lietot arī citas procentuālās attiecības)
Mērot trokšņu līmeņus, parasti ņem vērā sekojošus faktorus:
- Trokšņa temporālās īpašības – vai līmenis mainās laikā, vai paliek nemainīgs,
- Attālumi no trokšņa avotiem,
- Citu avotu ietekme,
- Meteoroloģiskie apstākļi, ja mērījums ir ārtelpā.
Standarti
Trokšņa mērījumiem kā pamata standartu ir rekomendējams lietot Lasi vairāk...
- ISO 1996-1:2016 Acoustics — Description, measurement and assessment of environmental noise — Part 1: Basic quantities and assessment procedures
- ISO 1996-2:2017 Acoustics — Description, measurement and assessment of environmental noise — Part 2: Determination of sound pressure levels.
Šīs standarts dod nepieciešamas zināšanas, kurus jāņem vērā veicot jebkurus trokšņa līmeņa mērījumus.
Pastāv arī detalizētāki trokšņa līmeņa mērījumu standarti atbilstoši trokšņa avotam:
- ISO/FDIS 17201-6 Acoustics — Noise from shooting ranges — Part 6: Sound pressure measurements close to the source for determining exposure to sound
- NT ACOU 056 Road Traffic: Measurement of Noise Immision – Survey Method
- ISO 11204:2010 Acoustics — Noise emitted by machinery and equipment — Determination of emission sound pressure levels at a work station and at other specified positions applying accurate environmental corrections
ISO 16032:2004 Measurement of sound pressure levels from service equipment in buildings – Engineering method
Vibrācija
Vibrācijas mērījumiem mikrofonu vietā kā devējus lieto akselerometrus jeb paātrinājuma devējus. Tie var būt viena virziena vai trīs virzienu devēji. Vibrāciju nomēra uzstādot akselerometru uz testējamās virsmas, kura var būt ēkas pamats, siena, grīda, mezgls, elements utt. Mērīšanas parametri ir vibrācijas paātrinājums a (mm/s2) un ātrums v (mm/s). Lasi vairāk...
Būvniecībā vibrācijas mērījumi ir aktuāli tad, kad nepieciešams novērtēt būvniecības procesa ietekmi uz blakus esošām konstrukcijām un ēkām. Piemēram, pāļu dzišana izraisa secīgus impulsa triecienus, kuru vibrācija tiek pārvadīta uz blakus konstrukcijām, tos ievibrējot. Ja konstrukcijas nav pietiekoši drošas un stabilas, kā arī triecienu vibrācijas līmenis ir pietekoši augsts, blakus konstrukcijā var parādīties bojājums, kas var novest pie konstrukcijas sabrukšanas. Lai no tā izvairītos, novēro vibrācijas līmeņus uz blakus konstrukcijas un brīdina, ja vibrācijas līmeņi pārsniedz pieļaujamās vērtības.
Pieļaujamās vibrācijas līmeņu vērtības atšķiras atkarībā no apskatāmās konstrukcijas, tā stāvokļa un slodzes. Dažādi standarti dažādi nosaka pieļaujamās vērtības. Literatūrā var sastapt sekojošus standartus:
- DIN4150-3 Erschütterungen im Bauwesen – Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen
- BS 5228-4, 1992 Edition, May 1, 1992 – Noise Control on Construction and Open Sites Part 4: Code of Practice for Noise and Vibration Control Applicable to Piling Operations
- BS 7385-2, 93rd Edition, February 4, 2020 – Evaluation and measurement for vibration in buildings – Part 2: Guide to damage levels from groundborne vibration
Vācijas standarta DIN 4150-3 sniedz ēku vibrācijas robežlīmeņus, kuru nepārsniegšana dod augstu varbūtību (bet negarantē), ka konstrukcijā nerādīsies bojājumi. Šie robežlīmeņi tika definēti no daudziem empīriskiem novērojumiem. Dzīvojamām ēkām vibrācijas ātruma robežlīmenis ir 5 mm/s zemajās frekvencēs. Šī vērtība mainās citās frekvencēs un citiem ēku tipiem.
Bilde no vibrācijas mērījumiem LDES