Wyniki

 

Omówienie wyników badań

 

Badania skuteczności aktywnej redukcji, rozkładów tej skuteczności oraz charakterystyk widmowych sygnałów akustycznych w układzie do realizacji stref ciszy przeprowadzono dla dwóch ustawień źródeł wtórnych. W pierwszym ustawieniu odległość między obudowani źródeł wynosiła 32cm, w drugim 54cm (Rys. 7.). Uzyskane wyniki przedstawiono na rysunkach od Rys. 8. do Rys. 3.17 oraz w Tabeli 2 i Tabeli 3.
W ramach przeprowadzonych badań nie udało się uzyskać stabilnej pracy układu do realizacji stref ciszy dla sygnałów hałasu innych niż tonalne. Przyczyną takiego zachowania układu jest zarówno przyjęty sposób sterowania (dwa niezależne kanały) jak i skomplikowany rozkład poziomu ciśnienia akustycznego we wnętrzu kabiny przemysłowej. Wyniki pomiarów rozkładu poziomu ciśnienia akustycznego we wnętrzu kabiny przedstawione na rysunkach od Rys 3 do Rys 6 pokazują, że różnica poziomów ciśnienia akustycznego we wnętrzu obszaru pomiarowego dochodzi do 10dB. Jest to związane ze zjawiskami odbić i nakładania się fal akustycznych na obszarze kabiny. Wzajemne oddziaływanie na siebie źródeł wtórnych układu dodatkowo pogarsza jeszcze jego stabilność.
Badania przeprowadzone dla sygnałów w postaci pojedynczego tonu o częstotliwościach od 50Hz do 400Hz pokazały, że dla źródeł wtórnych ustawionych w odległości 32 cm nie jest możliwe uzyskanie stabilnej pracy układu dla częstotliwości 150Hz, 200Hz i 350Hz (Tabela 2). W układzie, w którym źródła wtórne ustawione były w odległości 54cm nie udało się uzyskać stabilnej pracy układu dla częstotliwości 150Hz i 350Hz (Tabela 3). W pozostałych przypadkach skuteczność aktywnej redukcji mierzona dla częstotliwości generowanego sygnału hałasu sięgała 37dB. Dla niektórych częstotliwości hałasu występowały znaczne różnice w skuteczności aktywnej redukcji między kanałami układu. Takie zjawisko występowało przy częstotliwościach 50Hz i 250Hz. Wyniki uzyskane dla częstotliwości 250Hz pokazują jak istotny jest rozkład poziomu ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu. Z charakterystyk widmowych sygnałów akustycznych przedstawionych na Rys. 15 wynika, że prawy mikrofon sygnału błędu znajdował się w punkcie, dla którego poziom ciśnienia akustycznego był znacznie niższy niż dla mikrofonu lewego. Działanie układu do realizacji stref ciszy w tym przypadku spowodowało wzrost poziomu ciśnienia akustycznego w punkcie umieszczenia prawego mikrofonu błędu.
Wyniki pomiarów rozkładu skuteczności aktywnej redukcji hałasu z Rys. 8 do Rys 11 pokazują, że strefy obniżonego poziomu ciśnienia akustycznego mają bardzo nieregularne kształty obszary największej redukcji ograniczają się do miejsc wokół detektorów sygnałów błędu. Dla sygnału hałasu o częstotliwości 100Hz skuteczność aktywnej redukcji zmierzona za pomocą niezależnego układu pomiarowego dochodziła do 10dB a dla częstotliwości 300Hz do 6dB. Porównanie tych wyników z wynikami uzyskanymi na podstawie pomiaru charakterystyk częstotliwościowych sygnałów z mikrofonu błędu pozwala stwierdzić, że największa skuteczność aktywnej redukcji występuje bezpośrednio w okolicy detektorów sygnału błędu i w miarę oddalania się od tych detektorów maleje w znacznym stopniu.

W niniejszym etapie pracy przeprowadzono badania słuchawek aktywnych dla dwóch częstotliwości sygnału hałasu (100Hz i 200Hz) przy dwóch różnych poziomach ciśnienia akustycznego dla każdej częstotliwości (103dB i 114dB dla 100Hz, 95dB i 106dB dla 200Hz). W dla celów porównawczych przeprowadzono również badania w układzie sterowania opartym na filtrze SOI a także sprawdzono skuteczność aktywnej redukcji słuchawek działających w oparciu o jeden detektor sygnału błędu. Uzyskane wyniki badań przedstawiono na rysunkach od Rys. 21 do Rys. 35 oraz w Tabeli 4 i Tabeli 5. Potwierdziły one wysoką skuteczność słuchawek aktywnych dochodzącą do 40dB.
Porównanie skuteczności aktywnej redukcji uzyskanej dla słuchawki z mikrofonem sygnału błędu z wynikami dla słuchawki bez tego mikrofonu wykazały duże różnice tych skuteczności. Oznacza to, że nie jest możliwe sterowanie oboma przetwornikami słuchawek aktywnych poprzez układ adaptowany na podstawie sygnału błędu uzyskiwany z jednego mikrofonu pomiarowego.
Obserwując uzyskane dla wysokich poziomów ciśnienia akustycznego charakterystyki widmowe sygnałów, dostrzec można pojawiające się po włączeniu układu aktywnej redukcji dodatkowe składowe harmoniczne w widmie sygnału błędu. Postawiona została hipoteza, że są to harmoniczne sygnału kompensującego powstałe w wyniku zniekształceń nieliniowych będących następstwem przesterowania przetworników słuchawkowych. Hipoteza ta została potwierdzona poprzez pomiary widm sygnałów akustycznych generowanych przez przetworniki słuchawkowe przy pobudzaniu ich sygnałami o wysokich amplitudach. Wyniki tych pomiarów przedstawiono na Rys. 36 do Rys. 39. Oznacza to, że układ aktywnej redukcji hałasu próbując zredukować hałas o wysokim poziomie ciśnienia akustycznego nie mogąc osiągnąć wystarczającej skuteczności pobudzał przetworniki słuchawkowe sygnałem powodującym ich przesterowanie.

Badania skuteczności aktywnej redukcji, rozkładów tej skuteczności oraz charakterystyk widmowych sygnałów akustycznych w układzie aktywnego zagłówka przeprowadzono dla trzech ustawień źródeł wtórnych. Głośniki aktywnego zagłówka w stosunku do głowy manekina pomiarowego były umieszczane prostopadle, ukośnie (pod kątem 45º) i równolegle (rys. 40). Wyniki tych pomiarów przedstawiono na Rys 41 do Rys 57 oraz w Tabeli 7, Tabeli 8 i Tabeli 9. Dla ustawienia równoległego wykonane zostały również badania dla różnych odległości źródeł wtórnych i mikrofonów sygnału błędu od głowy manekina pomiarowego. Wyniki tych pomiarów zostały przedstawione na rysunkach od Rys. 59 do Rys. 71. W ramach badań wykonywano pomiary dla trzech rodzajów sygnału akustycznego hałasu. Były to sygnały w postaci pojedynczych tonów, sygnał w postaci sumy ośmiu tonów harmonicznych z przedziału od 50Hz do 400Hz oraz sygnał w postaci sumy ośmiu tonów harmonicznych z przedziału do 100 do 800Hz.
Układ zagłówka aktywnego dla sygnałów złożonych z wielu harmonicznych działał stabilnie w większości przypadków. Jedynie podczas jednego pomiaru konieczne było wyłączenie redukcji harmonicznej o częstotliwości 300Hz dla lewego kanału (Rys. 3.41 i Rys. 3.44). Skuteczność aktywnej redukcji w układzie zagłówka dla sygnałów złożonych z wielu harmonicznych dochodziła do 16dB. Uzyskiwane strefy aktywnej redukcji mają nieregularne kształty i zależą od konfiguracji układu oraz od rozkładu poziomu ciśnienia akustycznego w obszarze pomiarowym. Zostało to zweryfikowane poprzez dodatkową serię pomiarów wykonanych w pomieszczeniu laboratoryjnym nie zawierającym kabiny przemysłowej. Wyniki tych pomiarów przedstawiono na Rys. 3.72. do Rys. 3.74. Rozkład skuteczności aktywnej redukcji pokazany na Rys 74 różni się od rozkładu pokazanego na Rys. 71, który był mierzony dla takich samych ustawień zagłówka aktywnego lecz w kabinie dźwiękoizolacyjnej. 
Charakterystyki widmowe sygnałów akustycznych przedstawione na Rys 50 do Rys 57 uwidoczniły duże różnice w pracy obu kanałów. Dla kanału prawego w przypadku wyższych częstotliwości tłumionego hałasu pojawiają się obszary o zwiększonym poziomie ciśnienia akustycznego. Może to prowadzić do utraty stabilności przez układ. Obserwowalne były również zakłócenia wywołane pasożytniczym przydźwiękiem sieciowym.
Wyniki badań pokazanych na Rys 59 do Rys. 70 uwidaczniają wzrost poziomu szumów docierających do mikrofonu pomiarowego w miarę zmniejszania odległości między źródłami wtórnymi a uszami manekina pomiarowego. Oznacza to, że w przypadku układów dla których źródła wtórne umieszczone są blisko uszu należy zwrócić szczególną uwagę na opracowanie układu sterującego o małych szumach własnych.

 

© 2002-2004 Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy www.anc.pl, www.ciop.pl

 
01 Portal wiedzy o BHP - Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy