Aktywna Redukcja Hałasu w kabinach dźwiękoizolacyjnych

 

PROGRAM WIELOLETNI pn. „Dostosowywanie warunków pracy w Polsce do standardów Unii Europejskiej”
Część A: Program realizacji badań naukowych i prac rozwojowych 
pt.: Opracowanie systemu aktywnej redukcji hałasu do poprawy właściwości dźwiękoizolacyjnych kabin przemysłowych w zakresie niskich częstotliwości akustycznych.

 

Cel i zakres pracy

 

Celem pracy jest analiza możliwości zastosowania metod aktywnych do poprawy właściwości dźwiękoizolacyjnych kabin przemysłowych oraz wykonanie systemu aktywnej redukcji do zastosowań w takich kabinach. Szczególny nacisk w pracach badawczych położono na opracowanie odpowiednich rozwiązań źródeł wtórnych, sposobu rozmieszczania tych źródeł oraz detektorów sygnału błędu we wnętrzu kabiny przemysłowej oraz opracowanie sposobu sterowania tymi źródłami w celu uzyskania dostatecznej stabilności i wymaganej skuteczności w redukcji niskoczęstotliwościowych składowych hałasu. Wytworzenie strefy ciszy wokół miejsca w którym przebywa pracownik wewnątrz kabiny, bądź wokół jego głowy zmniejszy ilość energii akustycznej docierającej do uszu pracownika a i tym samym wpłynie na zwiększenie izolacyjności akustycznej. Opracowane system znajdzie zastosowanie przede wszystkim w kabinach przemysłowych pełniących funkcję kabin sterowniczych, gdzie poziom hałasu ma istotny wpływ na precyzję pracy, realizację zadań roboczych i ryzyko zawodowe.

 

Podsumowanie i wnioski 

 

W wyniku realizacji zadania badawczego opracowano prototyp i dokumentację techniczną systemu aktywnej redukcji hałasu do poprawy właściwości dźwiękoizolacyjnych kabin przemysłowych w zakresie niskich częstotliwości akustycznych. Do opracowanego systemu należą trzy rozwiązania techniczne oparte na tym samym układzie sterującym lecz różniące się zastosowanymi układami wykonawczymi:

  • układ do realizacji stref ciszy, czyli obszarów o obniżonym w stosunku do normalnie panującego, poziomie ciśnienia akustycznego,
  • słuchawki aktywne sterowane cyfrowo,
  • zagłówek aktywny.

W układzie do realizacji stref ciszy źródła wtórne mają postać dwóch niezależnych głośników, które mogą być umieszczane w dowolnie wybranym miejscu kabiny przemysłowej. W przypadku zagłówka aktywnego elementami wykonawczymi są niewielkie głośniki umieszczone w pobliżu głowy pracownika znajdującego się w kabinie przemysłowej, czyli w zagłówku jego fotela. Elementem wykonawczym dla układu słuchawek aktywnych są lekkie słuchawki otwarte, w których wnętrzu zainstalowane są detektory sygnału błędu.
Wspólnym elementem dla wszystkich trzech rozwiązań technicznych są dwa układy sterujące (każdy z nich steruje pracą jednego kanału systemu aktywnej redukcji). W swojej podstawowej strukturze filtr sterujący jest równoległym połączeniem filtrów wycinających typu NOTCH. Zrealizowany w ten sposób układ sterowania systemu aktywnej redukcji hałasu jest predestynowany do redukcji hałasów o charakterze wąskopasmowym, w którego widmie dominują składowe tonalne. Wybór takiego rodzaju filtru sterującego był podyktowany faktem, że większość występujących w warunkach rzeczywistych hałasów ma w swoim widmie wyraźnie zaznaczone składowe tonalne o znacznie wyższym poziomie niż pozostałe składowe widma i to one właśnie decydują o wypadkowym poziomie ciśnienia akustycznego.
Opracowane rozwiązania techniczne sytemu do aktywnej redukcji hałasu w dźwiękoizolacyjnych kabinach przemysłowych w trzecim etapie pracy zostały poddane szerokim badaniom eksperymentalnym. W badaniach tych wykorzystana została m.in. przemysłowa kabina dźwiękoizolacyjna stanowiąca fragment stanowiska badawczego Laboratorium Hałasów Niskoczęstotliwościowych CIOP-PIB. W ramach prowadzonych badań określano skuteczność aktywnej redukcji dla poszczególnych rozwiązań technicznych dla różnych typów sygnału hałasu i dla różnych ustawień źródeł wtórnych. Dla układu do realizacji stref ciszy oraz dla aktywnego zagłówka zostały również zmierzone rozkłady skuteczności aktywnej redukcji w kabinie laboratoryjnej. Obok badań aktywnej skuteczności poddano również analizie widmowej sygnały akustyczne występujące w układzie aktywnej redukcji. analiza ta pozwoliła na lepsze zrozumienie działania systemu aktywnej redukcji hałasu. Wyniki badań eksperymentalnych zostały przedstawione i omówione w rozdziale 3 sprawozdania. Reasumując płynące z nich wnioski na temat poszczególnych rozwiązań technicznych, można stwierdzić, że:

  1. Układ do realizacji stref ciszy jest pośród opracowanych układów rozwiązaniem najlepszym pod względem ergonomii użytkowania jednak najgorszym pod względem stabilności i osiąganej skuteczności. Układ działa stabilnie jedynie w przypadku hałasów mających postać pojedynczego tonu, a osiągana skuteczność dochodzi do 10dB.
  2. Słuchawki aktywne są rozwiązaniem najlepszym pod względem stabilności i osiąganej skuteczności aktywnej redukcji, dochodzącej do 30dB. Są one jednak najgorsze pod względem ergonomii użytkowania.
  3. Zagłówek aktywy jest rozwiązaniem pośrednim między układem do realizacji stref ciszy a słuchawkami aktywnymi, zarówno pod względem skuteczności, stabilności jak i ergonomii. W trakcie badań zagłówek aktywny działał stabilnie dla większości sygnałów hałasu w postaci sumy kilku tonów a osiągana skuteczność aktywnej redukcji dochodziła do 16dB.

Efektem realizacji zadania badawczego są również opracowane Wytyczne doboru i sposobu rozmieszczania elementów składowych układów aktywnej redukcji hałasu w dźwiękoizolacyjnych kabinach przemysłowych. Powstały one w oparciu o wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych z wykorzystaniem zbudowanego systemu aktywnej redukcji i mogą być wykorzystane przez konstruktorów i projektantów układów aktywnej redukcji hałasu.

 

© 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