Cara Memilih Pengukur Tingkat Tekanan Suara Terbaik untuk Pengukuran Kebisingan yang Akurat

Berbelanja pengukur tingkat tekanan suara adalah pengalaman yang aneh. Selusin instrumen terlihat hampir sama, berada dalam kisaran harga yang sempit, dan semuanya menjanjikan "akurasi tinggi". Perbedaan yang benar-benar menentukan apakah data Anda dapat bertahan dalam pengawasan jarang terlihat dalam foto produk. Mereka berada dalam kapsul mikrofon, dalam kelas toleransi yang disetujui instrumen tersebut, dalam rentang frekuensi yang dapat dicakup secara jujur, dan dalam informasi yang dikembalikan kepada Anda setelah pengukuran selesai.

Kami menghabiskan waktu kerja kami untuk membangun rantai pengukuran kebisingan dan getaran, sehingga pandangan kami praktis: tidak ada satu pun pengukur tingkat tekanan suara terbaik, yang ada hanyalah kecocokan terbaik antara instrumen dan pekerjaan. Panduan ini menjelaskan apa yang sebenarnya diukur oleh instrumen-instrumen ini, cara kerja pembedaan Kelas 1 dan Kelas 2, kapan meteran genggam tidak lagi cukup, dan spesifikasi mana yang patut Anda perhatikan sebelum Anda menggunakannya.

Apa yang Sebenarnya Diukur oleh Pengukur Tingkat Tekanan Suara

Suara adalah fluktuasi tekanan udara yang cepat dan kecil. Latar belakang kantor yang sepi menggerakkan udara sepersekian pascal, percakapan normal beberapa ratus pascal, dan mesin jet dalam jarak dekat menggerakkan puluhan pascal. Karena rentang tersebut mencakup beberapa juta banding satu, maka tekanan tersebut dikompresi ke dalam skala logaritmik, desibel, dengan tekanan referensi 20 mikropascal (µPa) — kira-kira nada 1 kHz paling tenang yang dapat dideteksi oleh telinga muda dan sehat.

Berapa pun harganya, setiap pengukur tingkat tekanan suara berisi empat blok yang sama. Kapsul mikrofon mengubah tekanan menjadi tegangan yang sangat kecil. Preamplifier menyangga tegangan tersebut dan menggerakkan kabel tanpa menambah kebisingan. Elektronik konversi dan pemrosesan menerapkan bobot frekuensi dan bobot waktu pada sinyal. Layar, kartu memori, atau tautan jaringan membawa hasil dari instrumen. Apa yang berubah antara meteran murah dan rantai laboratorium bukanlah arsitekturnya, melainkan seberapa setia kinerja setiap blok, dan seberapa banyak sinyal asli yang boleh Anda simpan.

Meteran yang hanya menampilkan satu angka menyembunyikan banyak sekali keputusan yang dibuat atas nama Anda. Sebelum membandingkan model, ada baiknya Anda menguasai kosakata pada lembar spesifikasi dengan lancar:

• SPL (dB hingga 20 μPa): tingkat tekanan suara sesaat, angka yang dimaksud orang ketika mereka menanyakan seberapa keras suatu benda.
• Pembobotan A: filter yang melemahkan frekuensi rendah sedemikian rupa sehingga meniru pendengaran manusia; ini adalah dasar dari hampir setiap batasan kebisingan lingkungan dan tempat kerja.
• Pembobotan C dan Z (datar): konten frekuensi rendah yang lebih berat dan tanpa bobot sama sekali, digunakan untuk level puncak, pengujian peralatan, dan analisis apa pun yang tidak ingin opini instrumen dimasukkan ke dalam data.
• Pembobotan waktu: kurva respons Cepat, Lambat, dan Impuls yang mengatur seberapa cepat level yang ditampilkan mengikuti perubahan sinyal.
• Leq: tingkat berkelanjutan yang setara, rata-rata energi selama periode tertentu, dan ringkasan sumber fluktuasi yang jauh lebih baik daripada waktu instan mana pun.
• Lmax, Lmin, dan Lpeak: ekstrem, dengan puncak diukur pada detektor yang jauh lebih cepat daripada yang bisa diikuti oleh layar.
• Pita oktaf dan oktaf ketiga: tingkat yang dibagi berdasarkan frekuensi, yang Anda perlukan untuk mengidentifikasi sumber nada atau membandingkan hasilnya dengan kurva peringkat kebisingan.
• Level statistik (L10, L50, L90): tingkat tersebut melebihi 10, 50, dan 90 persen periode pengukuran, yang banyak digunakan dalam penilaian kebisingan lalu lintas dan masyarakat.

Instrumen yang hanya melaporkan item pertama dalam daftar tersebut adalah alat penyaringan. Instrumen yang melaporkan semuanya, dengan memori dan daya tahan baterai yang cukup untuk terus bekerja selama berhari-hari, adalah instrumen pemantauan. Memutuskan mana dari keduanya yang benar-benar Anda butuhkan adalah keputusan pembelian pertama yang jujur.

Mencocokkan Instrumen dengan Pekerjaan

Prinsip pengukuran yang sama melayani tugas-tugas yang sangat berbeda, dan tugas-tugas tersebut memberikan tuntutan yang berbeda pada perangkat keras. Sebagian besar kesalahan pembelian berasal dari pemilihan instrumen yang sangat baik dalam satu pekerjaan dan tidak memadai untuk pekerjaan yang ada.

Kelas Akurasi: Kelas 1, Kelas 2, dan Rantai Laboratorium

IEC 61672-1 mendefinisikan dua kelas kinerja untuk pengukur tingkat suara. Instrumen Kelas 1 harus memiliki toleransi yang lebih ketat pada rentang frekuensi yang lebih luas dibandingkan instrumen Kelas 2, dan kedua kelas tersebut diverifikasi melalui persetujuan jenis dan, di banyak negara, verifikasi berkala terhadap masing-masing instrumen. Kelas 1 biasanya diharapkan di mana pun hasil dapat ditentang — pelaporan kepatuhan, perselisihan hukum, deklarasi produk — sedangkan Kelas 2 cocok untuk survei umum, penyaringan, dan pemeriksaan internal.

Namun, label kelas menjelaskan meterannya. Tidak disebutkan apa pun tentang seberapa baik Anda menggunakannya, bagaimana mikrofon dipasang, atau apakah rantai pengukuran telah diverifikasi pada hari itu. Meteran Kelas 1 yang diarahkan ke tempat yang salah, tanpa kaca depan saat angin sepoi-sepoi, akan menghasilkan data yang lebih buruk dibandingkan meteran Kelas 2 yang digunakan dengan hati-hati.

Rute ketiga — mikrofon pengukuran yang menyalurkan penganalisis sinyal dinamis — sama sekali berada di luar sistem kelas genggam. Akurasinya adalah properti dari keseluruhan rantai: kapsul, preamplifier, kabel, digitiser, dan kalibrasi. Hal ini memberi Anda kebebasan, namun juga berarti tanggung jawab atas ketertelusuran ada di tangan Anda.

Mikrofon Memutuskan Lebih Dari Yang Dilakukan Meteran

Jika Anda mengambil satu gagasan dari artikel ini, biarlah yang satu ini: dalam sebagian besar situasi praktis, kapsul mikrofon dan preamplifiernya membatasi kualitas pengukuran jauh sebelum perangkat elektronik melakukannya. Kapsul presisi dengan preamplifier yang cocok di depan digitiser biasa akan mengungguli digitiser luar biasa yang ditenagai oleh kapsul biasa-biasa saja, setiap saat.

Mikrofon kondensor pengukuran ditentukan berdasarkan diameter karena suatu alasan. Kapsul berukuran setengah inci menawarkan kompromi yang baik antara sensitivitas dan perilaku frekuensi tinggi, sedangkan kapsul berukuran seperempat inci mengorbankan sensitivitas untuk respons yang lebih luas dan datar serta kinerja yang lebih baik pada tingkat suara tinggi dan di ruang terbatas. Versi medan bebas, tekanan, dan kejadian acak sesuai untuk lingkungan akustik yang berbeda; memilih yang salah menimbulkan kesalahan sepersepuluh desibel pada frekuensi tinggi, yang penting saat Anda membandingkan hasil antar laboratorium.

Polarisasi adalah keputusan lainnya. Mikrofon terpolarisasi eksternal memerlukan pasokan 200 V terpisah dan memberikan stabilitas jangka panjang yang sangat baik. Tipe terpolarisasi (CCP/IEPE) bekerja dari suplai arus konstan yang sederhana, itulah sebabnya tipe ini terintegrasi dengan mudah dengan perangkat keras akuisisi data modern, termasuk jajaran mikrofon kondensor akustik kami, yang mana kapsul, preamplifier, dan pengaturan daya disesuaikan sehingga sensitivitas yang Anda kalibrasi adalah sensitivitas yang Anda gunakan untuk mengukur.

Dari Mikrofon ke Data: Apa yang Ditambahkan oleh Penganalisis

Meteran genggam sengaja membuang informasi. Kebanyakan dari mereka menghitung tingkat terhadap waktu dan hanya menyimpan ringkasannya. Penganalisis sinyal dinamis melakukan hal yang sebaliknya: alat ini menyimpan bentuk gelombang mentah yang telah dikalibrasi dari mikrofon sehingga setiap pertanyaan selanjutnya — level pita, spektrum, nada suara, impulsif, korelasi dengan kecepatan mesin — dapat dijawab dari rekaman yang sama tanpa harus mengunjungi lokasi lagi untuk kedua kalinya.

Persyaratannya mudah untuk dinyatakan. Ujung depan analog harus menyuplai daya arus konstan ke mikrofon, biasanya beberapa miliampere pada 18 hingga 24 volt. Konverter analog-ke-digital harus 24-bit dengan pengambilan sampel simultan di semua saluran, sehingga hubungan fase antara mikrofon dan akselerometer tetap terjaga. Tingkat pengambilan sampel harus melebihi dua kali frekuensi tertinggi yang diinginkan, dan dalam praktiknya Anda memerlukan margin yang jauh lebih besar dibandingkan jika Anda ingin menangkap peristiwa impulsif atau menggunakan kembali bentuk gelombang untuk pemutaran. Instrumen saluran tunggal berkecepatan tinggi seperti ZTU8301C, yang mengambil sampel hingga 256 kHz, adalah jenis alat yang mengubah mikrofon menjadi stasiun pengukuran penuh.

ZT-U8301C 256 kHz Penganalisis Sinyal Dinamis Saluran Tunggal Penganalisis saluran tunggal USB 24-bit dengan pengambilan sampel 256 kHz, daya IEPE, dan pemfilteran anti-aliasing untuk mengubah mikrofon menjadi stasiun pengukuran. Lihat Produk →

Jika Anda belum yakin di mana instrumen serba guna berakhir dan penganalisis asli dimulai, penjelasan singkat berikut ini perbedaan antara penganalisis sinyal dinamis dan instrumen tradisional adalah tempat yang berguna untuk memulai.

Ketika Satu Mikrofon Tidak Cukup

Banyak permasalahan kebisingan yang tidak dapat diselesaikan hanya dari satu titik saja. Menemukan sumber pada mesin besar, memetakan medan suara di sekitar kendaraan, mengukur kebisingan yang lewat, atau memantau beberapa posisi di sekitar pabrik, semuanya bergantung pada banyak saluran yang direkam pada saat yang bersamaan. Pencocokan fase saluran-ke-saluran menjadi lebih penting daripada keakuratan absolut, karena informasi yang berguna ada pada perbedaan antar saluran.

Di sinilah jumlah saluran dan throughput data mengambil alih spesifikasi kapsul. Penganalisa berbasis kartu seperti ZTG9232I, dengan 32 saluran yang dialirkan melalui gigabit Ethernet, memberi Anda snapshot sinkron dari seluruh struktur dalam satu lintasan, dan memungkinkan perangkat keras yang sama melayani susunan akustik dan saluran akselerometer yang biasanya menyertainya.

ZT-G9232I Penganalisis Sinyal Dinamis Gigabit Ethernet 32 Saluran Penganalisis Ethernet 32 saluran, 24-bit untuk tegangan sinkron, IEPE, dan akuisisi regangan dalam pemantauan getaran dan kebisingan multi-titik. Lihat Produk →

Untuk pekerjaan multi-titik, anggarkan untuk pemasangan kabel dan waktu perekaman dengan hati-hati seperti yang Anda anggarkan untuk saluran. Rekaman 32 saluran dengan laju pengambilan sampel yang tinggi mengisi penyimpanan dengan sangat cepat, dan kemampuan untuk memicu, melakukan pra-pemicuan, dan menyegmentasikan rekaman sering kali lebih penting daripada bandwidth mentah.

Kalibrasi, Ketertelusuran, dan Pemeriksaan Lapangan

Setiap rantai pengukuran akustik menyimpang, dan setiap hasil yang penting harus dipertahankan. Rutinitasnya mudah: gunakan kalibrator akustik ke mikrofon segera sebelum pengukuran dan segera setelahnya. Jika kedua cek tersebut setuju dalam margin yang kecil, rantai tersebut dianggap stabil selama durasi tersebut. Jika mereka tidak setuju, data di antara mereka patut dicurigai, terlepas dari betapa elegannya spektrum tersebut.

Kalibrator lapangan biasanya menghasilkan 94 dB dan 114 dB pada 1 kHz pada mikrofon yang dipasang, dengan kalibrator Kelas 1 yang ditentukan berdasarkan IEC 60942 menjadi pendamping yang sesuai untuk rantai pengukuran Kelas 1. Selain pemeriksaan harian, instrumen dan mikrofon harus dikembalikan ke laboratorium pada interval yang ditentukan untuk verifikasi, sehingga ketertelusuran hasil Anda tidak bergantung pada perangkat yang diam-diam hilang selama tiga tahun.

• Koreksi lingkungan. Suhu, kelembapan, dan tekanan statis semuanya memengaruhi sensitivitas kapsul, dan efek terbesar muncul pada rentang pengoperasian yang ekstrem, bukan di laboratorium yang nyaman.
• Kaca depan mobil. Di luar ruangan, kaca depan sangat penting; efek penyisipannya kecil namun tidak nol, dan harus diperhitungkan ketika hasilnya dilaporkan hingga sepersekian desibel.
• Kebisingan latar belakang. Ketika sumber yang menarik perhatian hanya beberapa desibel di atas latar belakang, tingkat yang diukur sebagian merupakan latar belakang. Praktik standarnya adalah menerapkan koreksi ketika perbedaannya kecil dan membuang pengukuran ketika sumber hampir tidak melebihi latar belakang sama sekali.
• Pemasangan dan orientasi. Pantulan dari operator, dari tripod, atau dari bidang tanah dapat melebihi kelas akurasi instrumen itu sendiri.

Meteran Genggam atau Rantai Pengukuran? Jalur Keputusan

Pilihannya biasanya terpecahkan dengan sendirinya setelah Anda menjawab tiga pertanyaan dengan jujur. Apakah Anda perlu mempertahankan nomor tersebut dalam konteks formal? Apakah Anda perlu memahami sumbernya, bukan sekedar mengukurnya? Adakah yang akan menanyakan pertanyaan baru tentang data ini enam bulan dari sekarang?

• Dua atau tiga jawaban "tidak" menunjuk ke meteran genggam Kelas 2, digunakan dengan hati-hati, diperiksa dengan kalibrator.
• Jawaban "ya" pada pembelaan formal menunjukkan instrumen Kelas 1 yang memiliki pencatatan log dan riwayat verifikasi yang terdokumentasi.
• Jawaban "ya" untuk memahami sumbernya, atau untuk analisis ulang di masa mendatang, menunjukkan mikrofon dan rantai penganalisis tempat sinyal mentah dipertahankan.

Banyak tim yang mendapatkan keduanya: meteran genggam untuk survei cepat dan sistem berbasis saluran untuk pengukuran yang menghasilkan laporan. Jika pekerjaan Anda mencakup kebisingan dan getaran secara bersamaan, ada baiknya meninjau bagaimana kedua sisi tersebut masuk ke dalam satu arsitektur, yang merupakan apa yang menjadi tujuan kami. sistem pengujian getaran dan dinamis dibangun — sensor bersama, akuisisi bersama, dan lingkungan analisis umum.

Spesifikasi yang Harus Diperiksa Sebelum Anda Membeli

Daftar berikut adalah daftar yang akan kami terapkan pada kandidat instrumen apa pun, apa pun merek atau kelompok harganya. Selesaikan secara berurutan dan sebagian besar model yang tidak sesuai akan hilang dengan sendirinya.

1. Jenis dan diameter mikrofon. Konfirmasikan apakah kapsul merupakan medan bebas, tekanan, atau kejadian acak, dan apakah kapsul tersebut terpolarisasi secara prapolarisasi atau eksternal.
2. Rentang frekuensi. Periksa rentang di mana toleransi yang disebutkan benar-benar berlaku, bukan rentang di mana instrumen hanya menghasilkan angka.
3. Rentang dinamis dan kebisingan mandiri. Rentang yang luas hanya berguna jika ujung bawah benar-benar cukup tenang untuk level terendah yang Anda harapkan.
4. Konstanta bobot dan waktu. Pembobotan A, C, dan Z ditambah Cepat, Lambat, dan Impuls mencakup sebagian besar pekerjaan berbasis standar.
5. Pencatatan data dan memori. Tentukan berapa hari instrumen dapat merekam tanpa pengawasan, dan bagaimana data diambil.
6. Kecepatan pengambilan sampel dan kedalaman bit. Untuk pekerjaan analisis, carilah konversi 24-bit dan pengambilan sampel simultan di semua saluran.
7. Jenis input dan daya sensor. Input tegangan, IEPE, dan pengisian daya, dengan pasokan arus konstan yang memadai untuk kabel panjang, membuat pilihan Anda tetap terbuka.
8. Jumlah saluran. Belilah untuk ukuran terbesar yang Anda harapkan secara realistis, bukan yang terkecil yang dapat Anda bayangkan.
9. Antarmuka dan sinkronisasi. USB untuk pekerjaan unit tunggal portabel; Ethernet untuk instalasi permanen dan sinkronisasi multi-unit.
10. Perangkat lunak dan ekspor. Periksa apakah hasil dapat diekspor dalam format yang sudah digunakan alur kerja pelaporan Anda, tanpa konverter berpemilik.
11. Jalur kalibrasi. Pastikan kapsul dapat dikalibrasi dengan kalibrator lapangan standar dan diverifikasi di laboratorium.
12. Perlindungan lingkungan. Penggunaan di luar ruangan dan industri memerlukan konektor, housing, dan kabel yang sesuai dengan kondisi yang dapat dipenuhi.

Dimana Pengukuran Tekanan Suara Menjadi Salah

Setelah kunjungan situs yang cukup, beberapa kesalahan yang sama muncul berulang kali, dan tidak ada satupun yang disebabkan oleh kelas instrumen yang salah.

• Mengukur dengan mudah tanpa kaca depan, lalu bertanya-tanya mengapa tingkat frekuensi rendah meningkat.
• Berdiri di antara sumber dan mikrofon, dan mengukur pantulan, bukan sumbernya.
• Merekam tingkat hanya beberapa desibel di atas latar belakang dan melaporkannya seolah-olah itu adalah sumbernya saja.
• Menggunakan data berbobot A untuk menyelidiki masalah frekuensi rendah yang dirancang untuk tidak ditekankan oleh pembobotan A.
• Melupakan bahwa satu nilai Leq tidak dapat menggambarkan sumber impulsif, dan menghilangkan pengukuran puncak seluruhnya.
• Mengkalibrasi pada awal survei dan bukan pada akhir, sehingga tidak ada yang memverifikasi rantai selama jam-jam di antaranya.
• Merekam hanya tingkat ringkasan, kemudian menemukan bahwa pertanyaan menarik memerlukan bentuk gelombang.

Perhatikan berapa banyak dari permasalahan ini yang diselesaikan bukan dengan menghabiskan lebih banyak uang namun dengan memutuskan terlebih dahulu apa yang harus dijawab oleh data tersebut. Rencana pengukuran tertulis yang singkat, sepanjang satu halaman, mencegah sebagian besar pengukuran tersebut.

Menyatukan Kebisingan dan Getaran

Dalam praktiknya, tekanan suara jarang datang dengan sendirinya. Mesin yang bersuara keras biasanya juga bergetar, dan kedua pengukuran tersebut menjawab bagian yang berbeda dari pertanyaan yang sama. Mikrofon menangkap apa yang didengar operator; akselerometer dan sensor gaya mengungkap dari mana energi berasal, dan bagaimana energi bergerak melalui struktur sebelum memancar sebagai kebisingan.

Karena perangkat keras akuisisi digunakan bersama, biaya marjinal untuk menambahkan saluran getaran ke pengukuran kebisingan menjadi kecil. Penganalisis yang sama merekam mikrofon, akselerometer, dan saluran gaya secara bersamaan, sehingga pelacakan pesanan, analisis modal, dan studi jalur transfer semuanya dijalankan pada data yang diambil dalam satu sesi. Jika pengukuran akustik memerlukan sertifikat kalibrasi, saluran getaran memerlukan rute kalibrasinya sendiri, dan keduanya mendapat manfaat dari verifikasi bersama sebelum mesin mulai bekerja.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apakah meteran Kelas 1 selalu merupakan pilihan yang lebih baik?

Tidak secara otomatis. Kelas 1 memberi Anda toleransi yang lebih ketat dan rentang frekuensi terverifikasi yang lebih luas, yang penting ketika suatu hasil harus dipertahankan secara formal. Untuk penyaringan rutin dan perbandingan internal, instrumen Kelas 2 yang digunakan dengan cermat menghasilkan angka-angka yang dapat diservis dengan sempurna. Apa yang membuat kedua kelas tersebut dapat dipercaya adalah disiplin kalibrasi dan praktik pengukuran yang masuk akal.

Bisakah aplikasi ponsel cerdas menggantikan pengukur tingkat tekanan suara?

Mikrofon telepon dirancang untuk pidato, bukan untuk metrologi. Respon frekuensinya tidak merata, kontrol penguatan otomatisnya mungkin aktif, dan sensitivitas absolutnya tidak dapat dilacak. Aplikasi telepon berguna untuk indikasi kasar apakah suatu ruangan berisik, dan tidak ada hal yang perlu ditulis dalam laporan.

Seberapa sering rantai harus dikalibrasi?

Pemeriksaan lapangan sebelum dan sesudah setiap sesi pengukuran, tanpa kecuali. Verifikasi laboratorium terhadap instrumen dan kapsul pada interval yang ditentukan oleh sistem mutu Anda atau oleh peraturan tempat Anda bekerja. Jika pemeriksaan lapangan berada di luar margin penerimaannya, perlakukan seluruh sesi sebagai hal yang mencurigakan.

Apakah saya benar-benar memerlukan data pita oktaf?

Jika Anda perlu mengetahui suara apa itu, bukan sekedar seberapa kerasnya, maka ya. Satu tingkat berbobot A tidak menjelaskan apa pun mengenai apakah suatu masalah bersifat nada, frekuensi rendah, atau broadband, dan strategi mitigasinya sangat berbeda dalam setiap kasus. Data pita juga merupakan dasar dari sebagian besar skema pemeringkatan kebisingan.

Berapa harga pengukur tingkat tekanan suara yang bagus?

Harga mencerminkan kemampuan, bukan merek. Meteran penyaringan, instrumen logging Kelas 1, dan rantai analisis multi-saluran ditempatkan dalam tiga kelompok anggaran yang dipisahkan dengan jelas, dan faktor penentunya adalah kelompok mana yang cocok dengan pertanyaan yang perlu Anda jawab. Membeli satu kelas di atas kebutuhan Anda terjangkau; membeli satu kelas di bawahnya biasanya berarti mengulang pekerjaan.

Mencari pengukur tingkat tekanan suara terbaik sebenarnya adalah pertanyaan tentang tujuan pengukuran. Putuskan data apa yang harus dibuktikan, berapa lama data tersebut harus bertahan, dan siapa yang mungkin memeriksanya kembali, dan lembar spesifikasi menjadi lebih mudah dibaca. Pilih kapsulnya terlebih dahulu, perangkat elektronik konversinya yang kedua, dan penutupnya yang terakhir — lalu kalibrasi seluruh rantai sebelum Anda memercayai satu nomor pun yang dihasilkannya. Cara berpikir tersebut telah bermanfaat bagi kami di seluruh jembatan, ruang mesin, laboratorium, dan lokasi konstruksi, dan juga akan bermanfaat bagi Anda.