Od komory bezechowej do kabiny akustycznej: jak mierzy się dźwięk, który wydostaje się z obudowy
Hydroakustyk, który bada hałas statku, pyta o to, ile energii akustycznej przechodzi przez kadłub do wody. To samo pytanie, tylko w powietrzu, dotyczy każdej obudowy ze źródłem dźwięku w środku, od osłon maszyn po kabiny akustyczne, w których prowadzi się rozmowy w otwartych biurach i pracowniach. W każdym z tych przypadków odpowiedź daje pomiar mocy akustycznej, a wynik zależy od tego, w jakim pomieszczeniu i jaką metodą go wykonano.
Komora bezechowa: dźwięk bez odbić
Na stronie głównej Oddziału pokazujemy komorę bezechową. Jej ściany, sufit i podłoga pod kratownicą są pokryte klinami z materiału pochłaniającego, więc dźwięk ze źródła prawie się nie odbija. Mikrofon rejestruje wyłącznie falę biegnącą bezpośrednio od źródła, czyli warunki pola swobodnego. W takiej komorze mierzy się charakterystyki kierunkowe głośników, mikrofonów i przetworników, a także moc akustyczną urządzeń, rozmieszczając mikrofony na powierzchni pomiarowej wokół źródła.
Pomiary kierunkowości mają w hydroakustyce długą tradycję. W archiwum czasopisma znajduje się na przykład praca „Laboratory to measure directivity characteristics of arrays” z tomu 11 (2024).
Komora pogłosowa: dźwięk rozproszony
Przeciwieństwem komory bezechowej jest komora pogłosowa o twardych, mocno odbijających ścianach. Dźwięk wielokrotnie się w niej odbija i rozkłada w miarę równomiernie w całej objętości pomieszczenia. Moc akustyczną źródła wyznacza się wtedy z uśrednionego poziomu ciśnienia akustycznego i znanych właściwości pogłosowych komory. Metodę dokładną dla komór pogłosowych opisuje norma ISO 3741. Pomiar w polu rozproszonym wymaga mniej punktów pomiarowych niż w komorze bezechowej, ale nie mówi nic o tym, w którą stronę źródło promieniuje.
Metoda natężeniowa: pomiar na miejscu
Nie każdy obiekt da się przewieźć do laboratorium. Statek, turbinę czy linię produkcyjną bada się tam, gdzie pracują, często przy głośnym tle. Wtedy przydaje się sonda natężeniowa z dwoma blisko ustawionymi przetwornikami, która mierzy nie tylko ciśnienie, ale też kierunek przepływu energii akustycznej. Wyznaczanie mocy akustycznej tą metodą opisuje seria norm ISO 9614. W hydroakustyce tę samą zasadę stosuje się pod wodą: w tomie 12 (2025) czasopisma Hydroacoustics ukazała się praca „Ship’s underwater noise measurements using sound intensity method”.
Jak bada się kabinę: ISO 23351-1
Dla zamkniętych boksów i zestawów mebli biurowych powstała osobna metoda laboratoryjna: norma ISO 23351-1:2020 „Acoustics – Measurement of speech level reduction of furniture ensembles and enclosures – Part 1: Laboratory method”. Źródło dźwięku ustawia się tam, gdzie siedzi użytkownik, i mierzy moc akustyczną dwukrotnie: raz w pustym pomieszczeniu badawczym, raz ze źródłem zamkniętym w badanym obiekcie. Różnica, wyznaczona w pasmach oktawowych od 125 Hz do 8000 Hz, daje jednoliczbowy wskaźnik obniżenia poziomu mowy.
Układ pomiaru przypomina badanie hałasu statku: źródło znajduje się wewnątrz obudowy, a interesuje nas energia, która wydostaje się na zewnątrz. Norma dotyczy kompletnych zestawów i zamkniętych boksów. Nie obejmuje pojedynczych elementów, takich jak ekran, stół czy panel ścienny. O tym, jak kabiny łączą się z innymi środkami ograniczania hałasu w biurze, piszemy w artykule Hałas w budynkach biurowych i open space.
Co zmienia wynik pomiaru
Obudowa jest tak skuteczna, jak jej najsłabsze miejsce. W kabinie akustycznej takimi miejscami są zwykle szczeliny przy drzwiach, przepusty kablowe i otwory wentylacyjne. Wentylacji nie można pominąć, bo zamknięty boks musi wymieniać powietrze, dlatego kanały wentylacyjne zwykle prowadzi się przez tłumiki. Ten sam problem znają konstruktorzy obudów maszyn okrętowych: każde nieszczelne przejście przez przegrodę staje się drogą dla dźwięku.
Porównując dane różnych producentów, warto więc sprawdzić trzy rzeczy: według jakiej normy wykonano badanie, w jakim laboratorium i w jakiej konfiguracji obiektu. Wartość w decybelach podana bez tych informacji nie pozwala porównać dwóch kabin ze sobą.
Więcej o pomiarach w archiwum Oddziału
Prace członków Oddziału o metodach pomiarowych, hałasie statków i przetwornikach można przejrzeć w archiwum czasopisma Hydroacoustics. O zebraniach naukowych i konferencjach informujemy na stronie Wydarzenia.