TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCN 9223:2012

ISO 6926:1999

ÂM HỌC – YÊU CẦU TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ HIỆU CHUẨN NGUỒN ÂM THANH CHUẨN SỬ DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH MỨC CÔNG SUẤT ÂM

Aucostics – Requirements for the performance and calibration of reference sound sources used for the determination of sound power levels

Lời nói đầu

TCVN 9223:2012 hoàn toàn tương đương với ISO 6926:1999;

TCVN 9223:2012 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Cơ điện – Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

ÂM HỌC – YÊU CẦU TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ HIỆU CHUẨN NGUỒN ÂM THANH CHUẨN SỬ DỤNG ĐỂ XÁC ĐỊNH MỨC CÔNG SUẤT ÂM

Aucostics – Requirements for the performance and calibration of reference sound sources used for the determination of sound power levels

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu đặc tính âm học của nguồn âm thanh chuẩn bao gồm:

• Độ ổn định và độ lặp lại của công suất âm phát ra trong khoảng thời gian xác định;
• Đặc tính phổ tần;
• Chỉ số định hướng.

Đối với một số nguồn âm thanh có yêu cầu xác định đồng thời độ ổn định công suất âm phát ra và chỉ số định hướng, thường được thực hiện thông qua hình dáng biểu đồ phân bố của nguồm âm thanh chuẩn (ngoại trừ điều 5.5). Đối với những phép đo kiểm tra thông thường, chỉ cần xác định dải tần số và mức công suất âm trong điều kiện phòng bán âm vang hoặc phòng vang.

Tiêu chuẩn này quy định quy trình hiệu chuẩn nguồn âm thanh chuẩn thông qua mức công suất âm trong dải octa và dải 1/3 octa (hiệu chỉnh tần số theo đặc tính A) ở điều kiện tham chiếu chuẩn có trở kháng âm của không khí   c = 400 Ns/m3. Các quy trình khác nhau được quy định đối với đánh giá kiểu mẫu và kiểm tra.

CHÚ THÍCH: – Cho phép sử dụng nguồn âm thanh chuẩn để đo trong dải 1/2 octa ví dụ: cho ISO 9295. Tuy nhiên, khi đó không áp dụng được các giới hạn về độ ổn định và độ lặp lại quy định trong tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp hiệu chuẩn nguồn âm thanh chuẩn không chỉ trong trường âm tự do trên mặt sàn phản xạ âm mà cả trong phòng vang tại các khoảng cách khác nhau so với mặt bao phân cách. Đối với nguồn âm thanh chuẩn bố trí trên mặt phẳng phản xạ, hai môi trường thử trên được xem là tương đương ứng với dải tần số có giới hạn trong khoảng bằng và lớn hơn 100 Hz. Dưới 100 Hz, độ không đảm bảo đo là khá khác biệt (xem Bảng 1).

Tiêu chuẩn này áp dụng để hiệu chuẩn nguồn âm thanh chuẩn, đặt trực tiếp trên sàn hoặc trên giá đỡ ở độ cao xác định. Chỉ áp dụng khi tiến hành đo trên bề mặt đo lường đối với nguồn âm thanh đặt trên sàn, có chiều cao nhỏ hơn 0,5 m và bề ngang nhỏ hơn 0,8 m. Theo tiêu chuẩn này chỉ sử dụng nguồn âm thanh chuẩn lắp đặt trên nền khi thực hiện phép đo trên mặt phẳng đo lường. Đối với nguồn âm thanh chuẩn sử dụng hoặc hiệu chuẩn trong điều kiện phòng vang, không bị hạn chế về giới hạn kích thước lớn nhất.

2. Tài liệu viện dẫn

ISO 3741:1999, Âm học – Xác định mức công suất âm nguồn ồn bằng áp suất âm – Phương pháp chính xác cho phòng vang (Aucostics – Determination of sound power levels of noise using sound pressure – Precision method for reverberation rooms).

ISO 3744, Âm học – Xác định mức công suất âm nguồn ồn bằng áp suất âm – Phương pháp kỹ thuật trong trường âm tự do trên mặt nền phản xạ âm (Aucostics – Determination of sound power levels of noise using sound pressure – Engineering method in an esntially free field over areflecting plane.)

ISO 3745:1997, Âm học – Xác định mức công suất âm nguồn ồn – Phương pháp chính xác cho phòng vang và bán âm vang. (Aucostics – Determination of sound power levels of noise using sound pressure – Precision method for anechoic and semi-anechoic rooms).

ISO 5725-01, Độ chính xác (trung thực và đúng) của phương pháp đo và kết quả – Phần 1: Nguyên tắc chung và định nghĩa (Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results – Part 1: General principle and definitions).

ISO 9613-1, Âm học – suy giảm âm thanh trong quá trình lan truyền ngoài không gian – Phần 1: Tính toán độ hấp thụ âm trong khí quyển (Aucostics – Attenuation of sound during propagation outdoors – Part 1: Calculation of the absorption of sound by the atmosphere).

IEC 61183, Điện âm thanh – Hiệu chuẩn tần suất ngẫu nhiên và trường khuyếch tán đối với thiết bị đo mức âm thanh (Electroaucostics – Random-incidence and deffuse-field calibration of sound level meters).

3. Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng những thuật ngữ và định nghĩa sau

Trường âm tự do trên mặt phẳng phản xạ (free field over reflecting plane)

Trường âm thanh đồng nhất, đẳng hướng trong không gian làm việc, trên mặt phẳng phản xạ vô cực, cứng vững mà nguồn âm thanh đặt bên trên nó.

3.2

Phòng bán âm vang (hemi-anechoic room)

Phòng thử có mặt nền cứng phản xạ âm thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 3745.

3.3

Mức áp suất âm bề mặt (surface sound pressure level) Lpf

Mức năng lượng trung bình (xem ISO 3744) trong một đơn vị thời gian đo được từ tất cả các vị trí của micrôphôn trên bề mặt đo lường, biểu thị bằng dexibel (dB).

3.4

Mức công suất âm (sound pressure level) LW

Mười lần logarit cơ số 10 của tỷ số giữa công suất âm phát ra bởi nguồn âm thanh ở điều kiện thử nghiệm với nguồn âm chuẩn (10-12 W).

CHÚ THÍCH: – Đại lượng biểu thị bằng dexibel (dB).

3.5

Mặt đo lường (measurement surface)

Bề mặt giả thiết bao quanh nguồn âm thanh, trên đó bố trí các điểm đo mức áp suất âm.

CHÚ THÍCH: – Bề mặt đo lường có thể là mặt bán cầu giới hạn bởi mặt phẳng phản xạ, hoặc là mặt hình cầu.

3.6

Trường âm xa (far field)

Trường âm phần phát ra từ nguồn âm thanh, tại đó mức áp suất âm giảm 3 dB khi diện tích của bề mặt đo lường tăng gấp đôi.

CHÚ THÍCH: – Trong trường âm xa, áp suất âm trung bình bình phương tỷ lệ với tổng công suất âm phát ra từ nguồn. Mức suy giảm này tương đương với sự suy giảm 6 dB cho mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách từ vị trí điểm nguồn.

3.7

Trường âm gần (near field)

Trường âm phần nằm giữa nguồn âm thanh và trường âm xa.

3.8

Chỉ số định hướng (directivity index) Dli

Số chỉ sự vượt trội áp suất âm của nguồn âm thanh về một hướng chủ đạo so với các hướng khác.

CHÚ THÍCH 1: – Chỉ số định hướng theo hướng i được tính từ kết quả đo trong phòng bán âm vang hoặc phòng vang theo công thức:

Dli  = Lpi – Lpf                                                                                                                              (1)

trong đó:

Lpi là mức công suất âm, đo trên mặt đo lường của nguồn theo chiều riêng biệt, dB; Lpf là mức công suất âm, ở cùng khoảng cách trung bình trên bề mặt đo lường.

Bề mặt đo lường có hình bán cầu khi nguồn âm thanh chuẩn dự kiến đặt trực tiếp trên mặt phản xạ thay vì nguồn trên trường âm tự do.

CHÚ THÍCH 2: – Định nghĩa này khác so với định nghĩa trong ISO 3745 vì chuẩn là nguồn âm thanh trong trường âm tự do trên mặt nền phản xạ thay vì của nguồn trong trường âm tự do.

3.9

Phòng vang (reverberation room)

Phòng thử phù hợp với những yêu cầu quy định trong ISO 3741.

3.10

Dải tần số quan tâm (frequency range of interest)

Dải tần số bao gồm các dải octa với tần số trung tâm từ 125 Hz đến 8000 Hz hoặc dải 1/3 octa với các tần số trung tâm từ 100 Hz đến 10000 Hz tương ứng.

CHÚ THÍCH: – Dải tần số có thể mở rộng về hai phía: đến 20 000 Hz hoặc thấp hơn 50 Hz, nếu vẫn thỏa mãn các điều kiện trong tiêu chuẩn này.

3.11

Phương pháp so sánh (comparision method)

Phương pháp xác định mức công suất âm bằng cách so sánh các giá trị đo của mức áp suất âm từ nguồn ồn (đối tượng thử) với mức áp suất âm từ nguồn âm thanh chuẩn đã biết trong cùng một môi trường.

3.12

Thời gian vang (reverberation time) T

Thời gian cần thiết để mức áp suất âm giảm 60dB sau khi nguồn âm thanh ngừng phát.

CHÚ THÍCH 1: – Thời gian vang ứng với 10 dB hoặc 15 dB suy giảm đầu tiên được ký hiệu bằng T10 hoặc T15 tương ứng.

CHÚ THÍCH 2: – Đại lượng được biểu thị bằng giây (s)

3.13

Nguồn âm thanh chuẩn (reference sound source)

Nguồn âm thanh lưu động, thông thường là nguồn âm thanh khí động hoặc điện âm thanh hay thiết bị phát ồn cùng với mạch điều khiển liên quan tạo ra âm thanh dải rộng ổn định, phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn này (điều 5).

3.14

Độ lặp lại (repeatability)

Như định nghĩa trong ISO 5725-1 khi áp dụng một trong các quy trình của tiêu chuẩn này.

4. Độ không đảm bảo đo

Mức công suất âm đơn trị của nguồn ồn thử xác định được theo các quy trình trong tiêu chuẩn này có thể sai khác so với giá trị thật một lượng không vượt quá độ không đảm bảo đo (độ KĐBĐ). Các yếu tố bất lợi của môi trường thử, kỹ thuật thực nghiệm và đặc tính định hướng của nguồn ồn thử có thể làm tăng độ KĐBĐ của kết quả xác định mức công suất âm.

Nếu một nguồn âm thanh chuẩn được dịch chuyển đến một trong các phòng thí nghiệm khác nhau, và nếu tại mỗi phòng thí nghiệm mức công suất âm của nguồn mẫu được xác định theo các điều khoản của tiêu chuẩn này, kết quả nhận được có thể sai khác nhau. Độ lệch chuẩn của giá trị đo có thể tính được (ví dụ: theo ISO 7574-4:1995), phụ lục B) và có thể thay đổi theo tần số. Sự tán xạ này phải không vượt quá giá trị cho phép trong Bảng 1.

Bảng 1 – Giới hạn trên của độ lệch chuẩn ứng với độ lặp lại của mức công suất âm do nguồn âm thanh chuẩn phát ra

Các trị số giới hạn cho trong Bảng 1 là độ lệch chuẩn của độ tái lặp không bao hàm sự sai khác hệ thống giữa các mức công suất âm, xác định trong hai môi trường thử khác nhau. Sự sai khác này có thể bỏ qua ở tần số trên 100 Hz. Tuy nhiên, tại tần số 100 Hz và thấp hơn, sự sai khác này có thể là đáng kể.

Đối với phòng vang có thể tích 200 m3, sự sai lệch này thông thường bằng hoặc nhỏ hơn 1,5 dB (ISO 6926:1999)

Độ lệch chuẩn của độ lặp lại R cho trong Bảng 1 như xác định trong ISO 5725-1. Các trị số trong Bảng 1 phải bao gồm cả hiệu ứng tích lũy độ KĐBĐ trong việc áp dụng các quy trình theo tiêu chuẩn này, nhưng không kể đến các biến động công suất cửa ra gây nên bởi các biến động về điều kiện vận hành (ví dụ: vận tốc quay, điện áp lưới điện) hoặc điều kiện lắp đặt.

Độ KĐBĐ phụ thuộc vào độ lệch chuẩn của độ tái lặp cho trong Bảng 1 và hệ số tin cậy mong muốn. Ví dụ: với phân bố chuẩn của mức công suất âm và độ tin cậy 95 %, giá trị của mức công suất âm nằm trong khoảng        1,96 R của giá trị đo. Xem các ví dụ khác trong ISO 7574-4.

CHÚ THÍCH 1: – Độ KĐBĐ trong Bảng 1 chỉ áp dụng cho nguồn âm thanh riêng rẽ là đối tượng hiệu chuẩn trực tiếp. Không áp dụng kết quả hiệu chuẩn một nguồn âm thanh chuẩn đơn lẻ cho các nguồn âm thanh chuẩn khác có cùng kiểu thiết kế và cùng nhà chế tạo, trừ khi có các số liệu thống kê bổ sung để chỉ rõ độ KĐBĐ xuất hiện từ các biến đổi trong quá trình sản xuất;

CHÚ THÍCH 2: – Độ KĐBĐ trong Bảng 1 không bao hàm sự sai khác hệ thống giữa các mức công suất âm xác định trong các môi trường khác nhau. Sự khác biệt này là đáng kể trên 100 Hz. Tuy nhiên, tại 100 Hz và thấp hơn, sự sai khác này là đáng kể. Đối với phòng vang dung tích 200 m3 sự khác biệt này phổ biến bằng và nhỏ hơn 1,5 dB.

5. Yêu cầu đặc tính kỹ thuật

   1. Khái quát

Nhà chế tạo phải công bố liệu nguồn âm thanh chuẩn có phù hợp với tiêu chuẩn này.

1. Độ ổn định và khả năng lặp lại của công suất âm phát ra

Nguồn âm thanh chuẩn phải được thiết kế và chế tạo sao cho làm việc ổn định, độ lặp lại mức công suất âm tại mỗi dải 1/3 octa phải duy trì không đổi theo thời gian ứng với độ lệch chuẩn cho trong Bảng 2.

Bảng 2 – Độ lệch chuẩn lớn nhất của độ tái lặp mức công suất âm của nguồn âm thanh chuẩn

CHÚ THÍCH: Đối với ứng dụng đặc biệt, nguồn âm thanh chuẩn có thể có dải tần số hẹp hơn.

Nhà chế tạo nguồn âm thanh chuẩn phải công bố dải biến thiên của nguồn công suất điện hay cơ học (ví dụ: điện áp cung cấp) trong đó mức công suất âm trong mỗi dải 1/3 octa trong dải tần số quan tâm phải không biến đổi hơn       0,3 dB. Nhà chế tạo phải đảm bảo quy trình điều chỉnh mức công suất âm phát ra từ nguồn âm thanh chuẩn đối với ảnh hưởng của biến động lớn của công suất nguồn điện áp hay công suất cơ học.

CHÚ THÍCH 1: – Mức công suất âm của nguồn âm thanh chuẩn phụ thuộc vào áp suất khí quyển và nhiệt độ không khí. Đối với các ứng dụng ở nhiệt độ hay độ cao khác nhau, nhà chế tạo phải cung cấp thông tin về các hiệu chỉnh và độ KĐBĐ thích hợp về ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, áp suất khí quyển lên mức công suất âm.

1. Mức công suất âm toàn phần dải tần rộng

Không có yêu cầu riêng về mức công suất âm dải tần rộng phát ra bởi nguồn âm thanh chuẩn. Tuy nhiên, nếu công bố mức công suất âm toàn phần dải tần rộng, phải công bố kèm theo dải tần số tương ứng.

1. Đặc điểm của phổ tần số

Nguồn âm thanh chuẩn phải tạo ra âm thanh ổn định trong vùng tần số cần sử dụng, ít nhất trong dải 1/3 octa của tần số trung tâm từ 100 Hz đến 10 000 Hz. Trên dải tần này, mức công suất âm của tất cả các dải 1/3 octa, đo được phù hợp với yêu cầu của điều 7 và điều 8 phải nằm trong khoảng 12 dB. Ở cùng điều kiện đo và dải tần số, mức công suất âm tại mỗi dải 1/3 octa phải không sai lệch quá 3 dB so với mức công suất âm trong dải 1/3 octa lân cận. Nếu dải tần số mở rộng vượt ra ngoài phạm vi từ 100 Hz

đến 10k Hz thì cho phép độ sai lệch mức công suất âm giữa các dải octa lân cận tương ứng là 16 dB và 4 dB.

Có thể cần nguồn âm thanh chuẩn đặc biệt để thỏa mãn các chuẩn mức bên trên dải tần số giới hạn hơn hay đối với hình dạng phổ khác. Nếu nguồn âm thanh không phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn này trên dải tần số từ 100 Hz đến 10 000 Hz, nhà chế tạo phải công bố đáp ứng tần số của nguồn âm thanh chuẩn không phù hợp với những quy định của tiêu chuẩn này.

1. Chỉ số định hướng

Khi đo trong phòng nửa câm theo điều 7, chỉ số định hướng lớn nhất của nguồn âm tại mọi dải 1/3 octa với tần số trung tâm từ 100 Hz đến 10 000 Hz không được vượt quá +6 dB. Mức áp suất âm lớn nhất đo được, hiệu chỉnh theo thời gian S cho mỗi dải 1/3 octa ứng với bất kỳ sự di chuyển nào cũng phải được ghi nhận và sử dụng để tính chỉ số định hướng, nếu sử dụng micrôphôn di động. Đối với vị trí micrôphôn cố định, mức áp suất âm lớn nhất ở mỗi dải tần số tại tất cả các vị trí đo đều được sử dụng.

Nếu chỉ sử dụng nguồn âm thanh chuẩn riêng cho phòng vang, không bắt buộc phải tuân thủ ISO 3741, và phải ghi rõ “Chỉ sử dụng nguồn âm thanh chuẩn cho phòng vang”;

Nếu nguồn âm thanh chuẩn được thiết kế để sử dụng ở vị trí bên trên sàn, phải tuân thủ các yêu cầu đối với trường âm tự do và phải tiến hành đo chỉ số định hướng trong phòng câm theo ISO 3745.

1. Hiệu chuẩn lại

Nhà chế tạo phải đưa ra khuyến cáo khoảng thời gian dài nhất giữa hai lần hiệu chuẩn. Trong khoảng thời gian này, mức công suất âm của nguồn âm thanh chuẩn không được sai lệch quá giới hạn cho phép trong Bảng 2.

Để xác định khoảng thời gian cần thiết phải hiệu chuẩn lại, cho phép đo mức áp suất âm dải 1/3 octa của nguồn âm thanh chuẩn tại một hoặc nhiều điểm chuẩn cố định trong môi trường thử xác định (vị trí và khoảng thời gian được nhà chế tạo khuyến cáo). Phải hiệu chuẩn lại nguồn âm thanh chuẩn sau sửa chữa do hỏng hóc hoặc sua khi đã điều chỉnh mức áp suất âm phát ra theo hướng dẫn của nhà chế tạo, mà mức áp suất âm ở bất kỳ dải 1/3 octa nào có sai lệch quá 2,83 lần giá trị cho trong Bảng 2, có thể cần phải hiệu chuẩn lại nguồn âm thanh chuẩn (xem ISO 5725-1).

6. Lắp đặt và vận hành nguồn âm thanh chuẩn trong quá trình hiệu chuẩn

   1. Khái quát

Nguồn âm thanh chuẩn phải được vận hành theo hướng dẫn của nhà chế tạo. Đo và giám sát duy trì các thông số liên quan bằng các thiết bị thích hợp. Ghi chép đầy đủ các đặc điểm của nguồn điện cung cấp về điện áp và tần số, các thông số vận hành liên quan của nguồn mẫu như tốc độ quay của nguồn khí động học v.v.

CHÚ THÍCH: – Chỉ tiến hành các phép đo khi nguồn âm thanh chuẩn ở trạng thái hoạt động ổn định (đặc tính âm học và thông số vận hành…).

1. Vị trí nguồn âm thanh chuẩn

   1. Nguồn âm thanh chuẩn đặt trên mặt phẳng phản xạ cách xa tường bên

Trong phòng babs âm vang: Đặt nguồn âm thanh chuẩn cần hiệu chuẩn trên mặt phẳng phản xạ, theo điều kiện sử dụng.

Trong phòng vang: Đặt nguồn âm thanh chuẩn trên mặt sàn, không đối xứng đối với các tường bên, cách một khoảng í nhất là 1,5 m. Sử dụng bốn vị trí cách nhau ít nhất 2 m.

1. Nguồn âm thanh chuẩn đặt phía trên sàn gần tường bên

Nếu nguồn âm thanh chuẩn dự định hiệu chuẩn tại các vị trí khác với điều 6.2.1, phải tiến hành hiệu chuẩn trong phòng vang.

Không cho phép hiệu chuẩn nguồn âm thanh chuẩn trong phòng bán âm vang, nếu bố trí nguồn âm thanh chuẩn cao hơn mặt phẳng phản xạ 0,5 m hoặc ở gần tường bên.