ГОСТ 30457.3—2006
Приложение О
(справочное)
Влияние потока воздуха на измерение интенсивности звука
Акустический зонд может подвергаться воздействию воздушного потока, например, при наличии ветра во
время измерений вне помещения или вблизи потоков воздуха, создаваемых вентиляторами. В принципе, теорети
ческие основы измерения интенсивности не применимы при наличии стационарных потоков газа,однако ошибками
измерения можно пренебречь для малых значений числа Маха (Мв < 0.05), исключая случай большой реактивной
составляющей звукового поля. Более существенные ошибки могут быть вызваны влиянием неустойчивости потока
(турбулентностью).
Турбулентность может присутствоватьвпотоке, обтекающем акустический зонд, или может вызываться при
сутствием самого зонда. Флуктуации движения потока, свойственные турбулентности, связаны с флуктуациями
давления, однакоэти флуктуации имеют неакустическую природу и.какправило, не коррелированны с флуктуация
ми давления, вызванными действием какого-либо источника звука. Тем не менее, они регистрируются любым пре
образователем давления, подвергающимся воздействию потока, и врезультирующим сигнале их нельзя отличить
от флуктуаций, вызванных звуковым давлением. Турбулентность переносится со скоростью, близкой к средней
(усредненной по времени) скорости потока, но содержит вихри (области регулярногодвижения), размеры которых
значительно меньше длины волны типичной звуковой частоты, вследствие чего пространственные градиенты дав
ления в турбулентности могут значительно превышать градиенты давления в звуковых волнах. Поэтому соотве
тствующие скорости частиц могут значительно превышать скорости частиц в типичных звуковых полях. В
результате может генерироваться сильный ложный сигнал интенсивности. Турбулентность, вызванная прису
тствием акустического зонда, может быть значительно скомпенсирована использованием подходящего ветроза
щитного экрана. Однако турбулентные вихри (вызванные другими причинами, не связанными с акустическим
зондом) могут также существовать в ветровых потоках и в потоке, генерируемом вентиляторами и нагнетателями.
Средний (или усредненный по времени) поток вентилятора может быть эффективно уменьшен до нуля посред
ством дросселирования, но это не означает подавления турбулентных флуктуаций давления, которые еще могут
быть измерены на измерительной поверхности вблизи вентилятора и нагнетателя, и уменьшить которые с
помощью ветрозащитного экрана акустического зонда очень трудно или невозможно. Особую осторожность следу ет
соблюдать при измерении звуковой мощности вентиляторов и нагнетателей. Применение ветрозащитных экра
новдолжно быть обязательным, а также желательно проведение тщательных экспериментов, гарантирующих, что
измеренные с помощью акустического зонда значения интенсивности не являются псевдозвуком или флуктуация ми
турбулентного давления.
Назначение ветрозащитного экрана акустического зонда заключается в отклонении потока непосредственно
от преобразователей давления. Из-за низкой скорости переноса турбулентности турбулентноедавление и флукту
ации скорости, действующие на внешней поверхности ветрозащитного экрана, не могут эффективно распростра
нятьсяв центральную область экрана, где расположены преобразователи давления, вто время какзвуковые волны
проходят без значительного ослабления. В этом заключается принцип селективного действия ветрозащитного
экрана.
Однако следует иметь ввиду, что существует ограничение эффективности этойселективности. Очень интен
сивные турбулентные флуктуации полностью не исключаются, и низкочастотная крупномасштабная турбулент
ность ослабляется меньше,чем высокочастотная мелкомасштабная. Так как частотныйспектр ветровой ивентиля
торной турбулентности быстро спадает с увеличением частоты, то именно низкочастотные измерения интенсив
ности (обычно < 200 Гц) подвержены наибольшему влиянию турбулентности.
Масштаб и частота турбулентности сильно зависят от природы процесса ее зарождения, и. следовательно,
невозможно прямо влиять на каждую неустановившуюся или потоковую ситуацию, которая может встретиться при
измерениях интенсивности звукового поля. Поскольку среднеквадратическое значение турбулентных флуктуаций
давления увеличивается как квадрат средней скорости потока, следует ограничить сверху среднее значение ско
рости потока.
Как общее руководство необходимо отметить, что уровни интенсивности и/или скорости частиц в 1/3-октав-
ных полосах частот имеют тенденцию оставаться высокими идаже возрастать на низких частотах (< 100 Гц). опас
ным и неочевидным признаком является таков же поведение уровней давления, а испытуемый источник может
быть субъективно оценен как сильно излучающий на низких частотах. Другим качественным показателем зашум
ленности сигнала интенсивности звука турбулентной интенсивностью является высокая нестабильность измеряе
мых уровней интенсивности звука и скорости частиц. Когерентность между сигналами микрофонов акустического
зонда не является надежным индикатором отсутствия шума турбулентности, поскольку низкочастотные крупномас
штабные турбулентные флуктуации давления могут быть сильно коррелированны на расстояниях, типичных для
расстояний между микрофонами.
21