1. Что надо измерять при оценке коммунальной вибрации.

Допустимые значения вибрации в жилых помещениях, приведены в таблице 9, СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий» (далее СН-96).

Эти же нормы продублированы в СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях», Приложение 4, и оставлены в СанПиН 2.1.2.2801-10 «Изменения и дополнения № 1 к СанПиН 2.1.2.2645-10…»
В качестве нормируемых параметров установлены значения (уровни) виброускорения в октавных полосах частот от 2 Гц до 63 Гц включительно, а также корректированный уровень. Какая именно коррекция должна применяться в этих документах не уточняется. На практике по всем осям применяют коррекцию для оси Z (далее Wz) по таблице 2 СН-96. Единственное обоснование ее применения, нашлось в МР 2957-84 «Методические рекомендации по измерению и гигиенической оценке вибрации в жилых помещениях». В этом документе приведены корректирующие коэффициенты для октавных полос, совпадающие с корректирующими коэффициентами для оси Z из таблицы 2 СН 2.2.4/2.1.8.566-96.
Формулировки действующих СН означают, что ни значения в полосах частот, ни значение корректированного уровня не должны превышать ДУ. Т.е. превышение для любого из этих параметров должно рассматриваться как несоответствие действующим нормам.

2. Пределы измерения.

Контроль в жилых помещениях вибрации требует измерения низких значений нормируемых параметров вибрации. Нижняя граница измерения обусловлена, как правило, уровнем собственных шумов измерительной системы. Эквивалентные уровни собственных электрических шумов прибора АССИСТЕНТ для нормируемых величин приведены в таблице 1. Они измеряются, когда ко входу прибора вместо ВП подключен его электрический эквивалент и вход эквивалента закорочен.

Таблица 1. Эквивалентные уровни собственных электрических шумов в сравнении с ДУ.

Результаты даны для двух калибровок. Одна соответствует номинальному коэффициенту преобразования АР38, другая - ДН3. Коэффициент преобразования (чувствительность) ДН3 в 10 раз выше, чем АР38. Значение Wz получено расчетом из значений в октавах с весовыми коэффициентами этой коррекции. Эквивалентный уровень собственных электрических шумов виброметра АССИСТЕНТ значительно ниже ДУ коммунальной вибрации: на 10 дБ и более для АР38, на 20 дБ и более для ДН3. Он не препятствует применению прибора для измерений коммунальной вибрации с любым из этих датчиков.

Практически более интересны типичные показания прибора в случае, когда датчик вибрации подключен, но может считаться неподвижным. Для их определения измерения с вибропреобразователями проводились одновременно по трем каналам. К каналам Y, Z подсоединялся АР38, к каналу X - ДН3. Датчики были скреплены так, что ось ДН3 и ось «Z» датчика АР38 совпадали.

Рисунок 1. Сборка двух вибропреобразователей, использованная в измерениях.

Поэтому каналы X и Z прибора измеряли одну и ту же вибрацию. Так как чувствительность ДН3 в 10 раз выше чувствительности АР38, показания ДН3 рассматривались как контрольные. На представленных ниже рисунках приведены фрагменты типичной записи параметров вибрации, одновременно измеряемой двумя датчиками. Зеленый цвет – ДН3, красный цвет АР38. Отчетливо видна разница в диапазонах измерения виброметра для двух вибропреобразователей.

Рисунок 2. Образец записи одновременного измерения коррекции Wk двумя ВП.

На записи можно выделить несколько показательных участков. Первый. Показания ДН3 и АР38 максимально различаются. Из-за разницы чувствительности, можно определенно считать, что канал Z на таком участке показывает фон прибора с вибропреобразователем АР38. Это около 54 дБ для корректирующего фильтра Wk.

Рисунок 3. Начиная с 60 дБ показания двух вибропреобразователей равны.

Второй. Величина воздействующей вибрации оказывается в диапазоне линейности для обоих измерительных каналов. Показания ДН3 и АР38 становятся одинаковыми. Например, в момент, отмеченный маркером на рисунке 3, уровень корректированного виброускорения составляет 60 дБ, а разница показаний меньше 0,5 дБ. Т.е. нижняя граница линейного рабочего диапазона для АР38 не хуже 60 дБ для коррекции Wk.

Рисунок 4. Влияние фона на показания прибора вблизи границы диапазона.

Еще один характерный участок показан на рисунке 4. Для АР38 вибрация выше фона, но ниже границы линейного рабочего диапазона. Показания АР38 равны измеряемому значению вибрации, которое дает ДН3, плюс собственные шумы с АР38: 53.9 + 54 = 57 ≈ 56,7.
В таблице 2 приведены фоновые значения прибора АССИСТЕНТ с «неподвижными» вибропреобразователями АР38 и ДН3. Измерялась вибрация плиты, установленной в лаборатории на виброизоляторах. Указаны средние значения эквивалентных уровней, полученные в сериях по 10-15 измерений, продолжительностью от 5 до 20 минут каждое. Разброс значений между отдельными измерениями не превышал 1 дБ.

Таблица 2. Типичные показания с «невибрирующими» датчиком.

Приведенные результаты показывают: - фоновые показания прибора с неподвижным штатным датчиком АР38 меньше ДУ нормируемых параметров коммунальной вибрации на 8 дБ для Wz, и более чем на 13 дБ в полосах частот. Характеристики прибора АССИСТЕНТ со штатным датчиком АР38 обеспечивают измерения с целью санитарной оценки коммунальной вибрации. - фоновые показания прибора с неподвижным датчиком ДН3 меньше ДУ нормируемых параметров коммунальной вибрации на 12 дБ для Wz и более чем на 18 дБ в полосах частот. Характеристики прибора АССИСТЕНТ с датчиком ДН3 обеспечивают измерения с целью санитарной оценки коммунальной вибрации со значительным запасом. - Эквивалентные электрические шумы в каналах АР38 и ДН3 отличаются примерно на 20 дБ, что соответствует разнице в коэффициенте преобразования датчиков. При этом разница показаний от датчиков на невибрирующей опоре меньше и имеет отчетливые спектральные особенности.

Это свидетельствует о некоторой вибрации плиты. Следовательно, приведенные фоновые уровни представляют верхнюю оценку. - записи измерения вибрации в реальных помещениях подтверждают, что для значений выше 60 дБ, показания с АР38 и ДН3 совпадают. ДУ непостоянной вибрации в жилых помещениях лежат в диапазоне измерений прибора АССИСТЕНТ с АР38. 

Рисунок 5. Расположение кабеля, ВП и прибора при измерении.

3. О выполнении измерений.

Измерение малых уровней вибрации в жилых помещениях требует соблюдения перечисленных ниже рекомендаций:

• не проводить измерения непосредственно после резкого изменения окружающих условий прибора;
• тщательно производить соединение разъемов датчика и прибора;
• кабель располагать свободно, чтобы не было механического напряжения в местах соединений кабеля с прибором и датчиком.

Рекомендуется свернуть кабель, оставив свободными по 10-15 см для подключения к прибору и установки датчика, рисунок 5;

• не начинать измерение сразу после подключения датчика к прибору и включения прибора;
• не начинать измерение сразу после случайного резкого воздействия на измерительную систему: удар по датчику, рывок за кабель и т.п. Влияние воздействия тем дольше, чем оно больше по сравнению с величиной, которую предстоит измерить.
• проводить пробное измерение, убедиться, что наблюдаемые значения типичны для подобной ситуации. Например, повышенное значение в полосе 50 Гц третьоктавного спектра может быть признаком плохого соединения разъемов.
• использовать таймеры прибора. Это исключит возможное воздействия на прибор в момент включения и остановки измерений.
• если при измерении произошло нетипичное событие - помеха, измерение надо переделать, т.к. значения эквивалентных уровней могут быть завышены Пример представлен на рисунке 6. Эквивалентный уровень остается выше ДУ и через 2 часа после помехи, хотя уровень вибрации очень мал.
• минимальное время одного измерения 5 минут, больше - лучше. Это уменьшат влияние локальных изменений на итоговое значение эквивалентного уровня. В приборе АССИСТЕНТ есть индикатор изменения эквивалентного уровня, которое рекомендуется для выбора длительности измерения в нормативных документах по шуму. Но физический смысл, «степени эквивалентности», для вибрации тот же самый.
• выполнять несколько измерений и контролировать разброс показаний в серии. Это исключит откровенные промахи.

Рисунок 6. Влияние помехи на результат измерения эквивалентного уровня.

Заключение.

Технические характеристики прибора АССИСТЕНТ с вибропреобразователем АР38 обеспечивают измерение вибрации на уровне минимальных ДУ в жилых помещениях.