Мера шума: Единицы измерения уровня шума

Для измерения времени реверберации после выключения источ­ника шума (звука) записывают динамику уменьшения уровня звуко­вого давления. С этой целью применяют самописцы с логариф­мической шкалой. Время стандартной реверберации определяется по формуле (3.14).

Звукомерная камера.Данная камера предназначена для проведе­ния акустических измерений с имитацией неограниченного простра­нства. В отличие от реверберационной звукомерная камера (ЗК) имеет внутреннюю поверхность, покрытую совершенным звукопо­глощающим материалом с коэффициентом поглощения, близким к единице. При измерениях на высоких частотах вместо качествен­ного заглушения (отсутствие отражений от стенок) применяют им-‘ пульсный метод измерений. При этом основные измерения произ-. водятся в момент прохождения прямого сигнала (до прихода от­раженного сигнала). Такой метод позволяет избежать погрешно­стей, возникающих при отражении сигнала из-за несовершенства поглощающих стенок ЗК. Для достижения качества ЗК должна иметь кроме того хорошую звукоизоляцию и виброизоляцию.

Вместо звукомерных камер в гидроакустике часто применяют камеры в виде бассейнов, в которых трудно достигнуть значения коэффициента поглощения на всех поверхностях, равного единице. В гидрокамерах, в связи с этим, тоже с успехом применяется импульсный метод измерений.

Микрофон.Микрофоном называется приемник звука (шума), в котором происходит преобразование звукового колебания воз­душной среды в электрический сигнал. Микрофон характеризуется чувствительностью, частотной зависимостью, динамическим диапа­зоном, направленностью. Помимо электроакустического преобра­зователя в комплект микрофона входят предварительные усили­тели, согласующие трансформаторы.

Верхняя граница динамического диапазона определяется уров­нем звукового давления, при котором коэффициент гармонических искажений сигнала на выходе микрофона становится равным 0,5 — 1%.

Нижняя граница динамического диапазона определяется эквива­лентным уровнем звукового давления, при котором напряжение сигнала на выходе микрофона становится примерно равным напря­жению шума, обусловленного молекулярными шумами собственно преобразователя, предварительного усилителя, тепловыми шумами резистивных элементов и т. д.

Каждый микрофон имеет мембрану (диафрагму), которая колеб­лется под действием падающего звукового поля, в результате чего происходит акустико-механическое преобразование.

По направленности микрофоны делятся на три вида: приемники давления, приемники градиентного давления и комбинированные приемники.

В приемниках давления микрофон не обладает направленно­стью, так как падающее на подвижную механическую систему звуковое излучение действует с одной стороны. Учитывая, что размеры микрофона меньше длины волны звукового колебания и результирующая сила в рассматриваемом случае не зависит от направления прихода звука, устройство не обладает направленно­стью.

Подвижная система у градиентных приемников подвергается воздействию звукового поля с двух сторон. Результирующая сила F зависит от разности звуковых давлений р на обеих акустических входах и угла падения звуковой волны относительно акустической оси преобразователя:

(3.20)

где d — расстояние между входами приемника; в — угол падения звуковой волны относительно акустической оси электроакустичес­кого преобразователя.

Направленность градиентных приемников является функцией cosd. Максимальное значение выходного сигнала преобразователя будет в случае осевого падения (0=0,180°). Выходной сигнал преоб­разователя будет равен нулю при 0=90°.

При объединении приемников первых двух видов или определен­ной конструкции акусто-механической системы образуется комби­нированный приемник, с помощью которого можно получать диа­граммы направленности разных видов.

С точки зрения энергетических характеристик микрофоны делят­ся на две группы. К первой группе относятся микрофоны, имеющие источник питания, обеспечивающий энергию выходного сигнала. Ко второй группе относятся микрофоны, энергия выходного сиг­нала которых определяется процессом преобразования энергии па­дающей звуковой волны.

Примером микрофонов первой группы является угольный мик­рофон, у которого электрическое сопротивление угольного порошка зависит от давления мембраны, колеблющейся под действием пада­ющей звуковой волны. Достоинством угольных микрофонов явля­ется большая мощность выходного сигнала, остальные параметры невысокие: полоса частот от 100 Гц до нескольких десятков кГц; чувствительность 200 — 400 мВ/Па при токе питания 10 — 100 мА; динамический диапазон не более 30 дБ; коэффициент гармонических искажений до 20%.

Более высокими параметрами обладают микрофоны второй группы, которые в свою очередь делятся на электродинамические, электростатические и пьезоэлектрические.

Широкое применение в акустике нашли катушечные электроди­намические микрофоны, принципиальная конструкция которых представлена на рис. 3.13. Под действием падающей звуковой вол­ны происходит колебание мембраны 2, на которой закреплена сигнальная звуковая катушка 3 в кольцевом зазоре 1 постоянного магнита 5. При этом в катушке 3 возникает э.д.с. под действием изменения магнитного поля, пронизывающего эту катушку при колебании мембраны. Таким образом, энергия падающей звуковой волны преобразуется в электрический сигнал.

Микрофоны этого типа используются как приемники давления и комбинированные. Рабочий диапазон частот составляет от 20 Гц до 20 кГц при чувствительности 1 — 3 мВ/Па. Электродинамичес­кие катушечные микрофоны широко применяются в акустике из-за своей надежности, простоты конструкции и электроакустических параметров.

Ряс. 3.13. Принципиальная кон­струкция электродинамическо­го микрофона:

1 — кольцевой зазор; 2 — мемб­рана; 3 — звуковая сигнальная ка­тушка; 4 — гофрированный ворот­ник мембраны; 5 — постоянный магнит

Рис. 3.14. Принципиаль­ная схема конденсаторно­го микрофона электростатического типа

Высокими параметрами обладают конденсаторные микрофоны, принципиальная схема которых представлена на рис. 3.14.

Тонкая мембрана 1 является подвижной системой и одновремен­но обкладкой плоского конденсатора, вторая обкладка 2 которого выполнена в виде неподвижного массивного электрода с отверсти­ями. Эти отверстия обеспечивают необходимые диссипативные свойства воздушного зазора конденсатора. Под действием пада­ющей звуковой волны мембрана колеблется, изменяя при этом емкость С конденсатора. Разрядно — зарядный ток I, текущий по сопротивлению R, создает напряжение U, временная зависимость которого повторяет форму звукового сигнала. При наличии на обкладках конденсатора электретного материала необходимость в источнике питания U_oотпадает, так как электрет в зазоре создает требуемое электрическое поле. Конденсаторные микрофоны могут быть комбинированными, градиентными и приемниками давления.

Частотный диапазон конденсаторных микрофонов составляет от единиц Гц до 150 кГц и выше. Их чувствительность составляет примерно 10 мВ/Па при динамическом диапазоне 130 — 140 дБ.

Рис. 3.15. Блок-схемашумомера:

1 — микрофон; 2 — усилитель; 3 — корректирующие

фильтры; 4 — детектор; 5 — стрелочный индикатор

Шумомер. Для объективных измерений уровня громкости шума (звука) используется шумомер, блок-схема которого представлена на рис. 3.15. Частотная характеристика шумомера и некоторые его другие параметры подобраны в соответствии со спектральной чув­ствительностью человеческого уха. Учиты­вая особенности слухо­вого аппарата к вос­приятию звука разных частот и разной гром­кости (см. рис. 2.3), шумомеры снабжаются тремя комплектами фильтров, с помощью которых можно обеспечить требуемую форму частотной характери­стики на трех уровнях громкости.

Шкала «А» соответствует характеристике при малой громкости, примерно равной 40 фон (диапазон шкалы от 20 до 55 фон). Шкала «А» используется также при измерениях уровня громкости звука, выраженного в дБ с пометкой А (дБ«А», дБ(А) или дБА), при любых уровнях громкости.

Шкала «В» соответствует средней громкости 70 фон (диапазон от 55 до 85 фон).

Шкала «С» соответствует большой громкости (диапазон от 85 до 140 фон). Характеристика при большой громкости равномерна в диапазоне частот от 30 до 8000 Гц.

При нормировании громкости шума в производственных поме­щениях, на транспорте, в жилых домах шкала выходного прибора градуируется в дБ относительно стандартного звукового давления 2·10^-5 Па по одной из трех шкал.

Среди отечественных шумомеров можно отметить «Шум-1», ВШВ-0,3; спектрометры и полосовые фильтры — ИШВ-1, ИШВ-М, СИ-1, ШВК-И. Среди зарубежных шумомеров можно указать на шумомеры Германии (RFT-00014, 000024), Дании — фирмы «Брюль и Кьер» (Б и К) 2203, 2208 и т. д.

Методы измерения шумов. В зависимости от задач исследования или контрольных испытаний и измерений могут быть выбраны те или иные методы измерений. На территории жилой и общественной застроек измерения шума проводят в соответствии с ГОСТ 13337 — 78* (СТ СЭВ 2600 — 80).

При измерении в октавных полосах частот уровней звукового давления постоянного во времени шума можно не только сравни­вать шум с допустимыми нормами, но и разработать мероприятия по снижению уровня шумов: Для измерения уровня звука непосто­янного шума проводят регистрацию в течение наиболее шумного получаса. Импульсные шумы измеряют в положении «импульс» через короткие интервалы времени (примерно 5 с) с отсчетом мак­симального показания шумомера.

Очень часто для измерения непостоянного во времени шума применяют магнитофоны.

Для измерения инфразвука используются шумомеры от 2 Гц, соответствующие требованиям ГОСТ 17187 — 81 (СТ СЭВ 1351 — 78) «Шумомеры. Общие технические требования и методы испыта­ний» с использованием октавных фильтров по ГОСТ 17168 — 81 (СТ СЭВ 1807 — 79) «Фильтры электронные октавные и третьок-тавные. Общие технические требования и методы испытаний».

При измерениях постоянного во времени инфразвука использу­ется микрофон с предусилителем, шумомер и низкочастотный спек­тральный анализатор.

В случае измерения непостоянного во времени инфразвука используются те же приборы, но вместо анализатора спектра выбира­ют магнитофон с последующей расшифровкой, используя при этом интегрирующий шумомер или дозиметр шума.

Выбор локальных мест измерений осуществляется в соответст­вии с ГОСТ 13337 — 78*. «Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий». Если территория непосредственно прилегает к жилым домам, измерение приводят на расстоянии 0,3 м от ограждения с обеих сторон.

Для проведения самых различных акустических исследований необходимо иметь весь комплекс оборудования, частично рассмот­ренного выше: реверберационную и звукомерную камеру, шумоме-ры, микрофоны, анализаторы спектра, магнитофонную технику, радиотехническую аппаратуру, акустические фильтры и т. д.

УРОВЕНЬ ШУМА — это… Что такое УРОВЕНЬ ШУМА?

Измерение уровня шума: методы, способы, необходимые инструменты и соответствие уровням ГОСТ

Измерять шум необходимо. Ведь существуют опасные шумовые уровни для человеческого здоровья. Например, шум в 70-90 децибел (дБ) – это потенциальная причина нарушения функций нервной системы. Шум, превышающий 100 дБ, отрицательно влияет на слух. А если параметры зашкаливают за 200 дБ, то ситуация крайне опасна и может привести к летальному исходу.

Пребывание людей в помещении получатся комфортным, если шумовой уровень не превосходит 55 дБ днем, а ночью – 45 дБ.

В каждом помещении должен быть определенный уровень. Это регламентировано нормативными документами. И для проверки на это соответствие регулярно измеряют шумовые уровни.

Рабочие зоны

В рабочих зонах на предприятиях промышленного назначения измерение уровня шума происходит минимум в трех точках. Микрофон, анализирующий шум, ставится над полом на высоте 150 см. Он направляется к шумовому источнику и отдаляется от сотрудника, осуществляющего измерение, минимум на 50 см.

При измерении шума выявляются следующие данные:

1. Совокупные параметры звукового давления.
2. Спектральная структура шума в октавных волнах.
3. Эквивалентные звуковые уровни в нормированных децибелах.

При этих замерах определяется, каковы уровни шума, а спектральная экспертиза в его октавных волнах не проводится.

Специалисты анализируют опасность шума по параметрам давления звука в дБА (обозначение интенсивности). При этом учитывают частотные средние геометрические данные.

Санитарные нормативы

Ниже предложена таблица, отражающая наибольшие уровни шума, разрешенные для различных помещений. Это такие уровни, которые в течение всего рабочего времени не должны приводить к проблемам со здоровьем.

Таблица 1. Шум проникает в помещение снаружи.

Сокращения в таблице: СПОВ — средние параметры октавных волн (измерение в Гц), ЗП – звуковой предел, единица измерения – дБА.

Пункты 1-4 контролируются при условиях, что шум образуется снаружи и проникает в помещения

Пункты 5 и 6 необходимы к выполнению, когда шум образуется в помещениях

Методики

Измерение уровня шума обычно происходит по субъективному или объективному методу. Первый основан на использовании фонометров. Они измеряют шум, сопоставляя его с чистым тоном конкретной частоты. Ее генерирует специальный аппарат. Измерительные операции довольно сложны и дают результаты с ограниченным использованием.

Второй метод подразумевает применение шумомеров. Они конвертируют звуковые волны в электрические. После чего сигнал следует на измеритель. К выходному участку усилителя можно присоединять разные фильтры для корректировки сигнала. Они позволяют получить более точные данные об интенсивности шумов конкретных частот.

На сегодняшний день второй метод измерения уровней шума все больше вытесняет первый. И это логично. Ведь работать с фонометрами довольно трудно, и полученные результаты сложно применять.

Принцип и устройство шумомера

Этот прибор производит замер шума в дБ. В его устройстве заложены принципы, создающие точную зависимость между его показателями и давлением звука. Эти факторы воспринимает слуховой аппарат. Между шумовым уровнем и электрическим сигналом существует пропорциональность.

Состав прибора:

1. Микрофон
2. Усилитель.
3. Фильтры коррекции.
4. Вольтметр.
5. Дисплей.
6. Блок питания.

У аппарата имеется шкала с делениями в дБ и опциональное дополнение в виде штатива.

Есть множество моделей шумомеров. У них разный внешний вид, габариты, стоимость и производитель. Но есть и единая классификация.

Общая классификация шумомеров

Она распределяет прибор по уровню точности. Существует 4 категории:

1. Нулевая – приборы с лучшей точностью.
2. Первая – приборы, которые задействуют в лабораториях.
3. Вторая – модели для производственных условий.
4. Третья – аппараты для бытового использования, которые дают приблизительные результаты.

Различают следующие классы фильтров шумомеров:

1. А – для маленькой громкости.
2. В – для громкости среднего значения.
3. С – для сильной громкости.

Модели для промышленных условий

Приборы для измерения уровня шума в промышленных условиях отличаются по типам. Наиболее популярными являются такие модели:

1. Ш-63. К нему монтирован октавный полосный фильтр ПФ-1.
2. Ш-3М. В его комплекте имеется октавный анализатор ЛИОТ. У прибора есть три переключаемые частотные характеристики.

Октавные анализаторы

Для исследования спектральной структуры шума используются октавные анализаторы. Для вычисления давления звука предназначены октавные полосы.

В них действует следующий принцип: их верхние предельные частоты вдвое уступают нижним предельным частотам. Например: 40–80, 70-140 и т. д.

Характеристика октавной полосы – среднегеометрическая частота f. Она получается из указанных предельных частот, которые обозначаются так:

• верхняя – f1;
• нижняя – f2.

Среднегеометрическая частота определяется по формуле: f сред =√ f1 f2

Квартирный вопрос

Проводить измерение уровня шума и вибрации в квартире и доме также необходимо. Для процедуры применяются модели третьей категории точности. Они отличаются демократичной ценой и легкостью использования.

Сначала нужно изучить режимы работы устройства. Как правило, их три:

1. F – для анализа постоянных шумов.
2. S – для кратких периодических шумов.
3. I – для импульсных шумов.

Варианты питания прибора: сеть, аккумулятор, батарейки.

Обычно комплект не обходится без чехла и штатива. В некоторых аппаратах есть карта памяти. В ней содержатся реестр предыдущих показателей аппарата.

Применение домашнего шумомера

Проводить измерение уровня шума с помощью этого прибора легко. Он просто подносится к шумовому источнику и включается. Микрофон должен быть открытым. Прибор работает несколько минут, улавливает самый высокий параметр и останавливается на нем.

На дисплее отображается результат экспертизы в децибелах.

Метод онлайн

Наше время – это время прогресса и высоких технологий. Сегодня практически у всех есть компьютер или смартфон. С помощью них тоже можно производить необходимые измерения уровня шума. Здесь главным условием является установка специального приложения. Второй вариант – отыскать шумомер онлайн (ввести такой запрос в поисковике). На ресурсе также будет выложен подробный инструктаж, как нужно действовать.

Это довольно экономичный метод. Он позволяет не приобретать шумомер. Но здесь есть свои тонкости? Показатели на ПК, ноутбуке или смартфоне могут существенно отличаться.

На точность измерительных операций влияют параметры и качество микрофона вашего устройства. Если вас смущает сей факт, то работайте с цифровым шумомером.

Можно приобрести серьезный микрофон, присоединить его к компьютеру. И тогда измерение шума в домашних условиях будет проходить еще легче.

Проверка звукоизоляции

Двери и окна – те элементы, через которые в квартиру могут проникать разные шумы. И поэтому уровень их звукоизоляции имеет большее значение для комфортного проживания.

Этот уровень можно узнать с помощью несложного тестирования. Здесь необходим какой-нибудь шумовой источник. Можно просто включить музыку на телефоне и закрыть дверь.

После чего включается шумомер, проводится измерение, открывается дверь и операция повторяется. У вас получится два показателя прибора. Из большего показателя отнимите меньший. Это и есть уровень изоляции.

Для лучшей точности удостоверьтесь, что в квартире отсутствуют лишние шумы. Еще нужно проверить, что звук не проходит сквозь стены.

Измерение шума | Как измерить радиочастотный электронный шум

RF является основным фактором, ограничивающим производительность во многих приложениях, что означает, что его необходимо измерить для количественной оценки и повышения производительности.

Электронный и радиочастотный шум Включает:
Основы шума Измерение шума

Темы о ВЧ-шуме: Лавинный шум Взрывной шум Мерцающий шум Фазовый шум Дробовой шум Тепловой шум

Шум — очень важный фактор в большинстве электронных схем.Во многих случаях уровень шума важен, и его уровень необходимо измерить, чтобы убедиться, что он находится в допустимых пределах, или его необходимо измерить, чтобы уровни могли быть улучшены.

В связи с этим необходимо иметь стандартные методы оценки и измерения уровней шума, а затем их уточнения.

Таким образом можно измерить уровни радиочастотного шума, а затем сравнить их с другими аналогичными схемами и предметами испытательного оборудования.

Характеристики шума

Существует множество способов определения шума в электронных схемах.Способ его указания зависит от приложения.

Один из первых способов определения шума был связан с радиоприемниками. Здесь характеристики шума относятся к чувствительности приемника и включают в себя такие характеристики, как отношение сигнал / шум, коэффициент шума и т.п.

Примечание по чувствительности приемника:

Основным ограничивающим фактором чувствительности приемника является шум. Соответственно, характеристики чувствительности приемника зависят от характеристик шума.Основными характеристиками приемника являются отношение сигнал / шум, SINAD и коэффициент шума. Каждый смотрит на характеристики приемника в отношении шума.

Для многих других приложений используется спектральная плотность шума. Это мера мощности шума в определенной полосе пропускания. Плотность мощности шума измеряется мощностью / частотой.

Обычно технические характеристики указываются в дБм в пределах полосы пропускания 1 Гц, т. Е. ДБм / Гц.

Интересно, что тепловой шум в системе 50 Ом при комнатной температуре составляет -174 дБм / Гц.

Это легко связать с другими полосами пропускания:

Методы измерения шума

Есть много способов измерения шума в электронных или ВЧ системах.Существуют специализированные измерители коэффициента шума, SINAD и других показателей. Помимо этого, можно также использовать стандартное испытательное оборудование.

• Измерительный метод: Для измерения уровня шума можно использовать простой измеритель и другие элементы. Понятие системы измерения шума можно объяснить, посмотрев на то, что требуется. Простая система измерения шума Система измерения шума показывает типичную схему измерения. Шум, создаваемый тестируемым устройством, усиливается до подходящего уровня — коэффициент усиления усилителя должен быть известен.

  Используемый измеритель должен иметь возможность усреднения, поскольку уровень шума является случайным и может меняться. В то время как большинство цифровых измерителей имеют возможность усреднения, аналоговые измерители усредняют любые изменения.

• Анализатор спектра: Большинство современных анализаторов спектра имеют встроенные средства измерения уровней шума. Параметры анализатора следует выбирать так, чтобы обеспечить оптимальные условия. Это в значительной степени будет зависеть от используемого анализатора.

  
  Фазовый шум на анализаторе спектра

Меры предосторожности при измерении шума

Один из самых простых способов измерения уровня шума — использовать анализатор спектра. Он может определять мощность шума в заданной полосе пропускания. Затем это можно связать с другой полосой пропускания путем масштабирования измеренного уровня мощности до требуемой полосы пропускания.

Однако необходимо учитывать и другие факторы.

• Форма фильтра: Поскольку форма фильтра анализатора спектра не является полностью квадратной и для перехода от полосы пропускания к полосе пропускания требуется конечная полоса, эту форму необходимо учитывать при вычислении шума в заданном пропускная способность.
  Отклик фильтра для измерения шума К счастью, это простой расчет для современных анализаторов, который может дать показания мощности шума в заданной полосе пропускания — это часто нормализуется до дБм / Гц.
• Шумовые характеристики анализатора спектра: Шумовые характеристики анализатора спектра должны быть лучше, чем шум, который необходимо измерить. Если это не так, то показания будут отражать производительность анализатора спектра, а не тестируемого устройства..

Шумовые характеристики многих электронных и радиочастотных цепей имеют решающее значение для работы всего устройства. Все, от радиоприемников до усилителей звука и таких элементов, как камеры, все зависит от шумовых характеристик различных частей системы в целом, и необходимо провести измерения шума.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение Текущий Сопротивление Емкость Мощность Трансформеры RF шум Децибел, дБ Q, добротность
Вернуться в меню «Основные понятия».. .

Бесплатное приложение для измерения уровня звука от Национального института безопасности и гигиены труда CDC

Работаете ли вы в шумной среде или рядом с ней, например на строительной площадке, в популярном ресторане, на концертном или спортивном объекте? Вы когда-нибудь задумывались, насколько на самом деле громкий шум и может ли он повредить ваш слух? Для этого есть приложение!

Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH), входящий в состав Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), разработал приложение NIOSH Sound Level Meter (SLM) для устройств iOS, чтобы способствовать улучшению здоровья слуха и профилактике.Вы можете скачать бесплатное приложение в iTunes.

По оценкам NIOSH, 22 миллиона рабочих в США ежегодно подвергаются воздействию опасного уровня шума. Приложение SLM может помочь вам предотвратить необратимую потерю слуха из-за шума — проблему, которая может возникнуть немедленно или со временем.

NIOSH разработал это приложение после того, как его исследователи обнаружили, что большинство приложений для шумомеров либо недостаточно точны, либо не имеют функций, важных для измерения и мониторинга профессионального шума.Затем NIOSH сотрудничал с разработчиком приложения EA LAB, чтобы создать новое приложение для использования на рабочих местах. Хотя приложение предназначено для использования на рабочих местах, оно также обеспечивает точное измерение шума для повседневного использования и может быть загружено и использовано кем угодно в любом месте, включая концерты, кинотеатры, спортивные мероприятия и даже школьные столовые.

Используя встроенный микрофон мобильного устройства или внешний микрофон, приложение NIOSH SLM измеряет воздействие профессионального шума так же, как это делают профессиональные измерительные приборы.Например, NIOSH SLM сообщает об уровне звука в децибелах с различными весами, включая децибелы, взвешенные по шкале А, что может дать вам хорошее представление об уровне звука, который может нанести вред вашему слуху. Кроме того, приложение может сохранять и обмениваться данными измерений. NIOSH рекомендует использовать внешний откалиброванный микрофон с любым приложением уровня звука для повышения точности.

NIOSH SLM также включает информацию о предотвращении потери слуха, примеры уровней шума и их рисков для слуха, а также базу данных устройств с возможностью поиска для защиты вашего слуха.

Чтобы ознакомиться с функциями приложения, посмотрите это видео.

Для получения дополнительной информации посетите:

Измерение шумового загрязнения во время изоляции от COVID

Самуэль Челлат ехал на своем велосипеде в Тулузе за несколько часов до введения во Франции строгой изоляции от COVID-19, когда ему пришла в голову эта мысль.

«Какое влияние окажет ограничение на звуковую среду в городе и как его можно измерить», — подумал он.

В тот же день Челлат, географ из Университета Тулузы II, обратился к ученым и исследователям со всего мира с призывом измерить «уникальное возмущение» городских звуков во время заключения.

Проект под названием Silent Cities был запущен и запущен в течение 48 часов, и теперь в нем принимают участие более 350 участников в 40 странах мира, включая Францию, США, Индию и Бразилию, сказал Челлат в интервью AFP.

Участники записывали окружающий звук — записывая один раз каждые 10 минут — и загружали данные в базу данных с открытым исходным кодом.

Поскольку у проекта открытый исходный код, любой может получить доступ к данным и звуковым файлам бесплатно.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) назвала шумовое загрязнение вторым после загрязнения воздуха фактором риска окружающей среды для человека.

По данным Европейского агентства по окружающей среде, каждый пятый европейец подвергается длительному воздействию шума, наносящего вред здоровью.

«Конфайнмент» был идеальным естественным экспериментом для установления базовой линии шумового загрязнения в городах, по словам Жерома Суэра, биоакустика из парижского музея естественной истории.

Тихие города

«Он показал нам, в какой степени мы находимся в шумной среде, и позволяет нам это количественно оценить», — сказал он.

Сьюур установил приборы для измерения звука, называемые магнитометрами, в Париже и Кашане, пригороде, где он живет, в рамках проекта «Тихие города».

В середине июня магнитометр в садах парижского музея естествознания сделал более 8000 записей и собрал 50 гигабайт данных, сказал он.

Во время заключения во французской столице был резко снижен уровень шума.

По словам Фанни Митлицки, исполнительного директора BruitParif, организации, занимающейся измерением уровня шума в городах, в некоторых районах Парижа уровень звукового загрязнения окружающей среды снизился на 90 процентов.

«Это была беспрецедентная ситуация за такой долгий период времени», — сказала она AFP.

Уровни нездорового шума

Когда автомобильное, железнодорожное и воздушное движение замедлилось почти до полной остановки, звуковая карта региона Парижа BruitParif — обычно красного цвета для обозначения высокого уровня шумового загрязнения — внезапно стала зеленой.

Шумовое загрязнение от движения автомобилей и поездов обходится Европейскому Союзу — в ухудшении здоровья, снижении производительности и других воздействиях — примерно в 40 миллиардов евро в год, согласно отчету Европейской комиссии за 2011 год.

По сравнению с загрязнением воздуха, «шум, кажется, оказывает большее влияние на показатели, связанные с качеством жизни, а также на психическое здоровье и благополучие», — сказала Эулалия Перис, эксперт по шуму окружающей среды Европейского агентства по окружающей среде.

Париж был третьим по уровню шума городом в мире, согласно отчету 2017 года, составленному ВОЗ и норвежской исследовательской группой SINTEF.

Исследование также показало тесную статистическую связь между шумовым загрязнением в городах и потерей слуха.

Трудно сказать, оказывает ли тишина и спокойствие положительное влияние на людей, предупредил Митлицки.

«Не у всех были одинаковые условия заключения», — сказала она.

Challeat и его коллеги планируют опубликовать документ с набором данных в конце лета и в настоящее время ищут финансирование для продления проекта до 2021 года для измерения уровней шумового загрязнения в годовом исчислении, сказал Challeat.

Это, добавил он, будет иметь решающее значение для демонстрации того, насколько уникальным был момент заключения COVID.

«Мы привыкли к нездоровому уровню шума в городах», — сказал Перис из ЕЭЗ.

«Из-за снижения шума в результате блокировки люди, возможно, начнут понимать, что в городах может быть намного тише и спокойнее».

Но сокращение шумового загрязнения на два-три месяца во время заключения, скорее всего, не повлияет на здоровье, предупредила она.

«Это требует социальных изменений», — сказала она.

© 2020 AFP

Ссылка : Измерение шумового загрязнения во время изоляции от COVID (3 июля 2020 г.) получено 12 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2020-07-noise-lighting-covid-lockdown.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

DMM

Иногда важно знать минимальный уровень шума цифрового мультиметра перед покупкой, например, если задача требует измерения сигналов малой амплитуды или для приложений с низким уровнем шума.Обычно максимальный уровень шума определяется спецификацией, но не всегда легко сопоставить эту информацию с конкретным диапазоном или настройкой скорости. Если мы сможем протестировать реальное устройство, было бы интересно посмотреть, будет ли реальный инструмент вести себя иначе, чем характеристики, учитывая возраст большинства используемых измерителей в прицеле. У некоторых пользователей они уже в хорошем возрасте, часто старше 20 лет.

Вот почему в этом проекте начинается открытая оценка, основной целью которой является сбор различных данных мультиметра и анализ результатов в удобочитаемой форме.

Прежде чем мы начнем, сделаем несколько важных замечаний:

• Здесь измерения, если не указано иное, выполняются с коротким замыканием на входе. На самом деле это не мера шума только АЦП прибора или шума сигнала. Это общий шум измерительного тракта со всеми задействованными компонентами затухания, фильтрации и реле.
• Анализ шума самого АЦП было бы намного сложнее сделать, и без особых практических результатов. Кроме того, это запретит участие большей части членов, так как потребуется открытие дорогостоящих инструментов, устраняющих риск ущерба.Поэтому я сознательно отказался от этого подхода.
• Данные испытаний на шум, выполненные другими участниками, не сопоставимы на 100%, поскольку они были выполнены в другой среде, часто с разными настройками. Это больше похоже на индикацию только в данный момент, если мы не найдем лучший способ показать корреляцию, вместо того, чтобы собирать несколько наборов данных из одной модели мультиметра и отфильтровывать «сомнительные» результаты.

Хотите участвовать? Что ж, это просто!

Если вы хотите протестировать свой счетчик и добавить его в диаграмму / сводку данных, вот простые шаги для вас:

Если приведенный ниже скрипт EZGPIB подходит вашему прибору, сбор данных очень прост:

1.Придется использовать интерфейс для регистрации данных со счетчика, например RS232 или GPIB / LAN. Если есть порт USB для передачи данных со счетчика, он тоже будет работать.
2. Просто распакуйте EZGPIB, откройте соответствующий скрипт и запустите его на адресе вашего прибора (GPIB или VISA)
3. Собранные данные будут автоматически сохранены в C: \ MyMeasurements
4. Теперь вы можете сделать заметку или файл readme.txt с информация о счетчике, параметры сети (60 Гц или 50 Гц и т. д.)
5. При необходимости добавьте специальные примечания, если счетчик модифицирован / нестандартен (например,г. после ремонта с другими деталями, замены деталей и т. д.)
6. Отправьте файлы на ftp://xdevs.com/ с логином и паролем datashort

Если ваш счетчик еще не добавлен с EZGPIB, потребуется немного больше работы:

1. Необходимо использовать интерфейс для регистрации данных со счетчика, например RS232 или GPIB / LAN. Если есть порт USB для передачи данных со счетчика, он тоже будет работать.
2. Отключите все функции фильтрации / математики на счетчике. Мы хотим получить чистые данные из подсистемы АЦП.При необходимости обработка может быть произведена позже на ПК.
3. Установите диапазон, например 100 мВ или 2 В. Включите синхронный автонуль, если он есть в счетчике.
4. Настройте NLPC в соответствии с циклами включения питания (например, 1,00 NPLC, а не 1,01 или 0,95).
5. Включите режим высокого сопротивления, если измеритель позволяет выбирать между 10Meg / Hi-Z (например, 34970A, 344xxA).
6. Захват данных. Предлагаю запечатлеть хотя бы 5 минут.
7. Теперь измените диапазон / NPLC и получите больше выборок данных.
8. После сбора всех данных сделайте заметку или ознакомьтесь с информацией.txt с информацией о счетчике, параметрами сети (60 Гц или 50 Гц и т. д.)
9. Добавьте специальные примечания, если необходимо, если счетчик модифицирован / нестандартен (например, после ремонта с другими деталями или замененных деталей и т. д.)
10. Отправить ваши файлы на ftp://xdevs.com/ с логином и паролем datashort

Режим Autozero должен быть включен, так как он значительно уменьшит смещения из-за колебаний температуры окружающей среды. Мы не хотим, чтобы долгосрочные смещения сбивали с толку как больший диапазон шума.

Если вы запускаете настройки вручную, вы можете использовать таблицу ниже для выбора точек интереса.Число, означающее порядок запуска (например, запускать только тесты 2,3,4, если вас не интересуют быстрые настройки NPLC и диапазоны более 20 В)

EZGPIB Инструмент для автоматизации измерений.

Чтобы сделать сбор данных простым и легким, я предлагаю использовать инструмент EZGPIB от Ульриха Бангерта. DF6JB
EZGPIB — это простой инструмент на основе паскаля, который может обращаться к прибору через интерфейс библиотеки GPIB, TCP или VISA. Он также поддерживает интерфейсный ключ Prologix GPIB-USB. Инструмент поддерживает Windows XP и 7, но также должен работать в других операционных системах Windows. В моем случае у меня не было проблем с Windows Server 2008 × 64. Лучше всего распаковать EZGPIB в корневую папку C: / EZGPIB, так как это старый инструмент и может не любить сложные имена файлов.

Он был хорошо протестирован с мостом Silicon Labs CP2103 USB-RS232 и ключом National Instruments GPIB-USB-HS.

Набор инструментов для анализа / обработки данных, извлечения среднеквадратичного шума

Для автоматического анализа CSV и вычисления значений стандартного отклонения (SD) я написал очень простой грязный инструмент на python

Использовать просто: скопируйте его в ту же папку, что и захваченные данные из EZGPIB (например, c: \ MyMeasurements \ Keithley2000 \), и запустите.
Он будет генерировать математические результаты со всеми настройками, взятыми из имени файла, показывая важную сводку математических данных.:

 c: \ MyMeasurements \ Keithley2001> parse_noise_sd.py
| _. Мультиметр | _. Диапазон | _. NPLC | _. Считает | _. Кв. Сумма | _. Средний | _. SD | _. SD, УФ |
| Keithley2001 | .2 | .01 | 15195 | -0.28784208 | -1.894321E-05 | 4.603746E-06 | 4.604 |
| Keithley2001 | .2 | .1 | 14652 | -0.19161943 | -1.307804E-05 | 5.133031E-07 | 0,513 |
| Keithley2001 | .2 | 1 | 9514 | -0.05802637 | -6.099051E-06 | 2.026150E-07 | 0,203 |
| Keithley2001 | .2 | 10 | 1028 | -0.00569434 | -5.539236E-06 | 4.001432E-07 | 0,400 |
| Keithley2001 | 1000 | .01 | 13876 | -144.28255000 | -1.039799E-02 | 1.615199E-03 | 1615.199 |
| Keithley2001 | 1000 | .1 | 13819 | 6.25410000 | 4.525725E-04 | 6.129784E-04 | 612.978 |
| Keithley2001 | 1000 | 1 | 9681 | 54.74475000 | 5.654865E-03 | 1.216511E-03 | 1216.511 | 

Также будет создан файл output.txt с таблицей, чтобы вы могли копировать данные и использовать их позже.
Форматирование таблицы осуществляется синтаксисом текстильной разметки.

Результаты испытаний

Такой объем данных даже для одного измерителя становится не так просто четко показать, поэтому мы пробовали разные способы.
Самый простой — показать график истории измеренных значений с течением времени, как мы видим на осциллографе или графике журнала данных.

Первая попытка:

Хотя на этом графике показаны все выборки данных, после добавления даже трех графиков шума для различных NPLC он превратился в большой красочный беспорядок, который невозможно различить.

Еще одна попытка второй попытки заключалась в преобразовании выборок в график гистограммы:

Лучше, но масштабирование графиков и работа с амплитудным шумом становится проблемой.

При небольшой поддержке сообщества третья попытка — вычислить среднеквадратичное значение сигнала и использовать лог-график.
Результаты преобразуются в ppm / отклонение диапазона, которые легко читать и представлять.

Все графики ниже имеют единую ось журнала, как вертикальную, так и горизонтальную.

Вертикальная ось: коэффициент шума, ppm / диапазон, от 0,001 до 1000
Горизонтальная ось: скорость измерения, в настройке NPLC, от 0,001 до 1000

Сводные результаты в диапазоне DCV 100 мВ (200 мВ)

Сводка результатов в диапазоне DCV 1V (2V)

Сводные результаты в диапазоне DCV 10V (20V)

Сводные результаты в диапазоне DCV 100 В (200 В или 300 В в случае HPAK 34970A)

Сводные результаты в диапазоне DCV 1000V

Все эти данные довольно грубые и необработанные, поэтому сейчас относитесь к результатам с большой осторожностью.

Четвертый подход:

Поскольку среднеквадратичное значение может легко вызвать проблемы, если присутствует смещение измерения (что часто бывает, если калибровка была сделана давно или с другой температурой калибровки, чем измерения), это приведет к увеличению среднеквадратичного значения, которое мы используем для графиков, поскольку хорошо. Это будет считаться ложным более высоким уровнем шума при чтении, чем на самом деле.

Чтобы смягчить эту проблему, вместо этого следует рассчитывать только стандартное отклонение.

Для проверки этого подхода на данный момент были протестированы два счетчика:

Приложение А

Измеренные уровни шума при подаче сигналов на входы

Выполнить…

Приложение B

Дополнительные измерения

Solartron 7081 Результаты цифрового мультиметра показаны отдельно, поскольку время интегрирования в этом приборе задается в секундах, а не в обычном NPLC.

Таблица результатов, Barnacle2K Solartron 7081

Приложение C

Если вы хотите установить некоторые настройки вручную, вот примеры с очередью команд SCPI:

Для мультиметров Keithley 2001/2002:

: SYST: AZER: TYPE SYNC; // Здесь мы включаем автоматическую синхронизацию нуля
: SYST: LSYN: STAT ON; // Здесь включить синхронизацию строк
: SENS: FUNC 'VOLT: DC'; // Измеряем напряжение DCV
: SENS: VOLT: DC: NPLC 10; // Установите NPLC на 10
: SENS: VOLT: DC: RANGE 2; // Установить диапазон вручную на 2В
: SENS: VOLT: DC: DIG 8.5; // Устанавливаем разрешение на 8,5 разряда
: SENS: VOLT: DC: AVER: STAT OFF; // Отфильтровать
: TRIG: SEQ: SOUR TIM; // Устанавливаем источник триггера по таймеру
: TRIG: SEQ: DEL 1; // Устанавливаем таймер на 1 секунду
:ЧИТАТЬ? // Считываем данные 

Для нановольтметра Keithley 2182:

: SYST: AZER: STAT ON; // Здесь включаем автонуль
: SYST: FAZ: STAT ON; // Здесь мы включаем автоматическое обнуление интерфейса
: SYST: LSYN: STAT ON; // Здесь включить синхронизацию строк
: SENS: FUNC 'VOLT: DC'; // Измеряем напряжение DCV
: SENS: VOLT: CHAN1: LPAS: STAT OFF; // Аналоговый фильтр выключен
: SENS: VOLT: CHAN1: DFIL: STAT OFF; // Цифровой фильтр выключен
: SENS: VOLT: CHAN1: NPLC 5; // Установите NPLC на 5
: SENS: VOLT: CHAN1: RANG 10; // Установка диапазона вручную на 10 В
: SENS: VOLT: CHAN1: DIG 8.5; // Устанавливаем разрешение на 8,5 разряда
: TRIG: SEQ: SOUR TIM; // Устанавливаем источник триггера по таймеру
: TRIG: SEQ: DEL 1; // Устанавливаем таймер на 1 секунду
:ЧИТАТЬ? // Считываем данные 

Приложение D

Для проверки работоспособности здесь простая таблица настроек NPLC и преобразования периода

Приложение E — Исходные CSV-данные с результатами тестирования каждого прибора выше

Excel-файл со всеми источниками данных и графиков — по состоянию на 7 августа 2015 года.

Excel-файл с данными SD и тестовыми графиками — по состоянию на 8 августа 2015 г.

Все файлы, хранящиеся здесь

Таблица результатов, Dr.Frank HP3458A
Таблица результатов, таблица результатов высокого напряжения Agilent 34461A
, Jf2014 Keithley 2001
Таблица результатов, KedasProbe Rigol DM3068
Таблица результатов, таблица результатов lukaq HP 34401A
, таблица результатов Todd’s Fluke 8846
, таблица результатов Todd’s HP Keithley
, Todd’s HP Keithley
2002
Таблица результатов, Todd’s SMU Keithley 2400
Таблица результатов, HP 34410A и HP 3458A
Таблица результатов, Agilent 34461A
Таблица результатов, Agilent 34465A
Таблица результатов, xDevs.com Таблица результатов Agilent 34970A + 34901A
, xDevs.com Keithley 2001 # 13
Таблица результатов, xDevs.com Keithley 2001 # 13
Таблица результатов, xDevs.com Кейтли 2001 откалиброван 2014
Таблица результатов, xDevs.com Keithley 2002

Приложение F — Скрипты для EZGPIB для автоматизации сбора данных

EZGPIB Tool скачать — 2,1 МБ. Поскольку Ульриха Бангерта DF6JB больше нет с нами и его сайт не работает, я разместил его здесь, чтобы его работа не утерялась.

скриптов GPIB:

Скрипт EZGPIB для Fluke 8846A, вер.1.01
Сценарий EZGPIB для HP 34420A версии 1.01
Сценарий EZGPIB для HP 3458A версии 1.01
Сценарий EZGPIB для Keithley 2400 версии 1.01
Сценарий EZGPIB для Keithley 2001 версии 1.01
Сценарий EZGPIB для Keithley 2002 вер.1.02

VISA (RS232) скриптов:

Бета-версия EZGPIB-скрипта для Keithley 2000 версии 0.20 через RS232 VISA
Этот скрипт не очень хорошо протестирован и может вызывать ошибки, поэтому он требует некоторой доработки.

Приложение G

Кредиты:

• Файлы cookie для Тодда Микаллефа за отличную работу со сценариями EZGPIB и подсказками! Спасибо!
• Ульрих Бангерт для инструмента EZGPIB (старый веб-хостинг)
• OldNeurons для Excel подсказывает
• Др.Фрэнку за ценные замечания и предложения
• Плеса за вклад со скриптом и RPI2

Протокол изменений

• 7 августа 2015: Добавлены исходные данные Keithley 2000 (xdevs.com)
• 8 августа 2015 г .: изменение сценариев и выходных данных для отражения стандартного отклонения SD / значения диапазона вместо RMS
• 23 августа 2015: Добавлен скрипт v1.02 для Kei2002 с исправлением ошибки с плавающей запятой из plesa

Оставляйте комментарии, если у вас есть вопросы или предложения.

Отношение сигнал / шум в неврологии — Scholarpedia

Отношение сигнал / шум (SNR) в общем означает безразмерное отношение мощности сигнала к мощности шума. Он имеет долгую историю использования в неврологии для измерения точности передачи сигнала и обнаружения нейронами и синапсами. Эта статья призвана служить ориентиром для нейрофизиологов и помочь избежать случайной путаницы в литературе относительно использования отношения сигнал / шум в нейробиологии .

Что такое отношение сигнал / шум (в контексте нейробиологического эксперимента)?

Отношение сигнал / шум позволяет нам количественно оценить размер применяемого или контролируемого сигнала относительно флуктуаций, которые находятся вне экспериментального контроля. Он имеет общее применение для анализа сенсорной дискриминации (нервными клетками и целыми организмами) и для работы сетей.

Обычно SNR используется для сравнения качества электрофизиологических записей, содержащих события (например, потенциалы действия), записанные в присутствии шума.Эта мера используется (хотя часто просто приблизительно путем считывания показаний осциллографа на глаз), чтобы решить, подходит ли место записи для начала сортировки спайков или нужно ли переместить электрод. Это может быть количественно определено отношением дисперсии последовательности сигналов события и шума. Еще одно приложение, которое мы обсудим более подробно, — это использование отношения сигнал / шум для характеристики надежности передачи нейронной информации. Ради выбора языка мы будем исследовать ОСШ в сенсорной системе, хотя двигательную систему можно изучать таким же образом.

Эксперимент в области сенсорной нейробиологии обычно включает сбор нервных реакций того или иного рода в ходе повторных испытаний, в которых представлен конкретный стимулирующий сигнал. В ходе эксперимента будет представлено распределение различных стимулов (сигналов) и записано распределение ответов на каждый стимул. Обратите внимание, что значения SNR, которые мы будем здесь обсуждать, в целом зависят от выбора входного сигнала, используемого экспериментатором — они, таким образом, характеризуют комбинацию системы и внешнего стимула, а не являются внутренним свойством самой системы.Можно провести два класса экспериментов, и расчет SNR для каждого немного отличается.

Дискретные стимулы

Здесь стимул принимает дискретные значения из-за ограничений на способность эксперимента по сбору данных (например, когда используется 30-градусный шаг ориентации решетчатого стимула) или из-за фундаментального характера эксперимента (в задача обнаружения сигнала, например). Давайте рассмотрим ситуацию, когда ответ на дискретный стимул s (всего один из S стимулов) будет \ (r_s \.2 \. \) В этом случае дисперсия шума по-прежнему измеряется как дисперсия между экспериментальными испытаниями.

Стимулы, постоянно меняющиеся во времени

Отношение сигнал / шум для каждой частоты равно \ [SNR (f) = \ frac {P_S (f)} {P_N (f)} \] с \ (P_S (f) \) и \ (P_N (f) \), определенными, как описано выше. Для моделирования, показанного на рис. 1, это показано на рис.2 \. \]

\ (d ‘\) — обычно используемый показатель различимости в психофизике (Green and Swets 1966). Вероятность правильного обнаружения \ (P_C \) в этом сценарии может быть найдена путем интегрирования по шуму (Green and Swets 1966, Rieke et al.2/2} = \ phi (d ‘/ 2) \] где \ (\ phi (x) \) — кумулятивная функция нормального распределения. Это также можно записать как \ [ P_C = \ frac {1} {2} \ left [1+ \ mathrm {erf} \ left (\ frac {d ‘} {2 \ sqrt {2}} \ right) \ right] = \ frac {1} {2} \ left [1+ \ mathrm {erf} \ sqrt {\ frac {SNR} {8}} \ right] \]

Когда SNR приближается к нулю, идеальный наблюдатель все еще может делать 50% правильных различений — просто угадывая — и, конечно, когда SNR становится большим, производительность приближается к 100% правильным.При SNR = 1 процент правильных различений составляет 69% — это обычное определение порога обнаружения в психофизической литературе. Соотношение между SNR и процентом правильности для простой задачи обнаружения сигнала, описанной здесь, показано на рисунке 4.

Обратите внимание, что, хотя, конечно, можно вычислить \ (SNR (f) \) независимо от того, как распределяются сигнал и шум, мы можем интерпретировать SNR как «информационную» величину (в смысле взаимной информации Шеннона), когда сигнал и шум подчиняются гауссовскому распределению.\ infty \ log_2 \ left (1 + SNR (f) \ right) df \. \] Эта информационная емкость обеспечивает верхнюю границу взаимной информации (которая достигается, когда сигнал, а также шум следует гауссовскому распределению). Этот результат можно оценить следующим образом: спектр мощности гауссовского процесса можно рассматривать как упорядоченный список дисперсий частотных составляющих. Каждую из этих частот можно рассматривать как «символ», а передаваемая информация следует форме информации для каждого символа (выборки) выше.Затем общая информация получается путем суммирования по всем независимым символам и нормализации для выражения ее в виде скорости передачи информации — эти шаги выполняются путем интегрирования по частотам. См. Полный вывод у Шеннона (1949). Предупреждение: эта верхняя граница предполагает аддитивный гауссовский шум, что может быть нереалистичным предположением для многих нейронных систем; если это не применимо, ограничение может не соблюдаться (Розелл и Джонсон, 2005).

Распространенные ошибки