سطح فشار صدای ژنراتور چگونه محاسبه می‌شود؟

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: سطح سروصدای مجموعه ژنراتور می‏تواند _بسته به مشتری، کاربرد و الزامات قانونی_ عامل تاثیرگذاری در تصمیمات خرید باشد. به منظور ارایه ‏ی دقیق سطح فشار صدای مجموعه ژنراتور، کارخانه‏‌ی سازنده سطوح صدا را در فواصل ثابتی در اطراف محیط مجموعه ژنراتور ثبت کرده و میانگین آن را حساب می‏کند. هر چند، مهم است که کارخانه ‏های سازنده میانگین لگاریتمی اندازه‏ گیری‏های محیطی را محاسبه کنند، نه میانگین حسابی آن را، که در این صورت میانگین نادرست بوده و می‏تواند موجب شود که مجموعه ژنراتور در تیوری صدای کمتری را نسبت به آنچه در واقعیت رخ می‏دهد، نشان دهد.

محاسبه ‏ی میانگین لگاریتمی

گوش انسان صدا‌ها را به صورت لرزش پرده ‏ی گوش که ناشی از تغییرات افزایشی در فشار هوا در گوش است، دریافت می‏کند. تغییر در فشار نسبت به فشار اتمسفر، فشار صدا نام دارد که با واحد پاسکال (Pa) اندازه ‏گیری می‏شود. فرکانس (بسامد) صدا، تعداد تغییرات فشار در ثانیه است که به هرتز (Hz) سنجیده می‏شود و بازه ‏ی فرکانسی نرمال قابل شنیدن بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز است.

با توجه به اینکه گوش انسان می‏تواند بازه‏‌ی بسیار گسترده‏ای از فشار صدا را دریافت کند، بیان صدا با واحد‌های معول فشار مانند پاسکال می‏تواند به گونه ‏ای نامناسب باشد. دلیل آن این است که صدا‌هایی که یک انسان می‏تواند بشوند، از ۲۰ μPa که به سختی شنیده می‏شود، تا ۲۰۰۰۰۰۰ μPa برای صدای بلند شدن یک موشک متغیر است. از این رو سطوح فشار صدا به صورت لگاریتمی با واحدی به نام دسیبل (dB) توصیف می‏شود. برای این منظور، بازه‏‌ی بزرگ فشار‌های عادی صدا به مقیاسی کوچکتر و عملی‌تر فشرده می‏شود که بسیار نزدیک به قابلیت گوش انسان برای قضاوت بلندی نسبی صدا‌ها است. شایان ذکر است که مقادیر دسیبل، مقادیر مطلق نیستند، بلکه اندازه‏ای نسبی یا یک نسبت هستند. سطح فشار صدا (Lp) را می‏توان با استفاده از معادله ‏ی زیر محاسبه کرد:



که در آن Pref = ۲ × ۱۰-۵

گوش انسان بیشترین حساسیت را در فرکانس‏های ۵۰۰-۶۰۰۰ Hz دارد و کمترین حساسیت را در دو انتهای بازه ‏ی قابل شنیدن دارد، بنابراین، سنجیدن مناسب اندازه ‏گیری صدا برای مقاصد مقایسه معنادارتر می‏باشد. سنجش A. استاندارد کاربرد گسترده‏ای برای اینکار داشته و مقادیر صدا‌هایی که با A. سنجیده می‏شوند، با dBA نشان داده می‏شوند.

سازندگان مجموعه ژنراتور، سطوح فشار صدا را در فاصله‏‌های منظمی از مجموعه ژنراتور اندازه ‏گیری و گزارش می‏کنند. بطور مکرر، سطوح فشار صدا در فاصله‏ی هفت متری از مجموعه ژنراتور گزارش شده است. بطور مینیمم، از چهار موقعیت (جلو، عقب، چپ و راست) برای اندازه‏ گیری فشار صدا و بدست آوردن محاسبه‏‌ی یک مقدار میانگینِ نماینده، استفاده می‏شود.

گرفتن میانگین حسابی سطوح فشار صدا در اطراف مجموعه ژنراتور می‏تواند معقول باشد، اما از نظر ریاضی این کار اشتباه است، زیرا همان طور که در بالا اشاره شد، سطوح فشار صدا معمولا با مقادیر لگاریتمی بیان می‏شوند. معادلات مربوطه برای محاسبه ‏ی میانگین سطح فشار صدا، LP، از مجموعه‏ای از n. سطح فشار صدا، به صورت زیر است:



علاوه بر این که میانگین حسابی فشار صدا از نظر ریاضی اشتباه است، در صورتی که میانگین لگاریتمی به درستی با روابط بالا محاسبه شود، میانگین حسابی بطور کلی سطح فشار صدای کمتری را نسبت به میانگین لگاریتمی ارایه می‏دهد. این در مواردی که تغییرات نسبتا زیادی در اندازه ‏گیری‌ها رخ می‏دهد بیشتر مشهود می‏باشد که اغلب می‏توان در مقایسه با اندازه ‏گیری‏های جلو و عقب مشاهده کرد. استفاده‏ی اشتباه از میانگین حسابی بجای میانگین لگاریتمی در طراحی تاسیسات مجموعه ژنراتور، می‏تواند موجب ایجاد مسایل و تاوان‌هایی برای اپراتور مجموعه ژنراتور شود.

در اینجا یک مثال واقعی از اندازه‏ گیری‏های سطح فشار صدای مجموعه ژنراتور در هفت متری اورده شده است:



تذکر:

همه‏‌ی موقعیت‌ها با فاصله ۲۳ فوتی (۷ متری) از اضلاع جانبی مجموعه ژنراتور هستند.
ژنراتور با بار کامل کار می‏کند.
این آزمون روی سطح آسفالت با قطر ۱۰۰ فوتی انجام شده است.


همان طور که نشان داده شده است، اندازه ‏گیری‌ها از چهار موقعیت (جلو، عقب، چپ و راست) گرفته شده و میانگین لگاریتمی در ۹۳٫۰ dBA در هفت متری محاسبه شده است.

اگر همین مقادیر با استفاده از میانگین حسابی محاسبه شوند، نتیجه‏ی آن سطح فشار صدای ۹۰٫۵ dBA در هفت متری خواهد بود. این به وضوح کمتر از میانگین لگاریتمی بوده و سطح فشار صدای واقعی که در محل شنیده می‏شود، نخواهد بود.

نتیجه‏ گیری

به منظور فهم کامل سطح فشار صدای کل به dBA از یک مجموعه ژنراتور، نقاطی از همه‏‌ی اضلاع باید اندازه ‏گیری شوند، نه فقط یک نقطه داده. همچنین، سطوح فشار صدای کل باید به درستی با استفاده از میانگین لگاریتمی، و نه میانگین حسابی، محاسبه شود، چرا که میانگین حسابی می‏تواند منجر به گزارش اشتباه سطح فشاری کمتر شود. بنابراین، مهم است که مشتریان فشار صدای لگاریتمی را به هنگام فاصله گرفتن از مجموعه ژنراتور جدید، بدانند تا از مسایل و مشکلات مربوط به سطح بالای سروصدا دوری کنند.