Bullermätning och CEmärkning

Transkript

1 Bullermätning och CEmärkning För maskintillverkare är det bråda dagar för att få fram dokumentation inför CE-märkningen. Maskindirektivet upptar även buller som en väsentlig egenskap att deklarera. Viktigt är att bullermätningen utförs på ett sätt som håller för granskning var än produkten säljs. I denna artikel beskriver Jörgen Svensson, Ingemansson Technology AB, Göteborg, ett antal mätstandarder, som är aktuella för maskiner. Vidare ges vägledning för valet av mätmetod. Maskindirektivets krav Maskindirektivet säger bl.a. att om ljudtrycknivån på operatörsplatsen överstiger 70 db(a) skall värdet deklareras. Om ljudtrycknivån dessutom överstiger 85 db(a) skall även ljudeffektnivån redovisas. Ljudtrycknivån är det ljudtryck som mäts t.ex. med en ljudnivåmätare när A-filtret är inkopplat. Detta värde anses beskriva hörselskaderisken, i varje fall om det gäller db(a) eller högre. 85 db(a) är det värde som Arbetarskyddsstyrelsen och de flesta utländska instanser satt som gräns för buller i arbetsmiljön vid 5-8 timmars daglig exponering. Vid lägre värden ger måttet snarare en indikation på komfortstörning eller svårigheten att samtala och uppfatta meddelanden. Ljudeffektnivån beskriver den totala bulleravgivningen från maskinen och har betydelse när man skall bedöma maskinens bidrag till den allmänna ljudtrycknivån i en lokal, d.v.s. inte i maskinens omedelbara närhet. I detta fall mäter man runt hela maskinen och inte bara på operatörens plats. Observera att det är inte bara mätvärdet som skall deklareras! En marginal skall adderas såsom beskrivs i SS-EN ISO Lokalen inverkar Det största problemet brukar vara att finna en lämplig lokal för bullermätningen. Mindre maskiner kan sändas till ett av SWEDAC ackrediterat laboratorium. Ackrediteringen garanterar bl.a. att laboratoriets mätrum uppfyller mätstandardens krav. Andra maskiner måste mätas installerade i sin slutliga miljö, antingen för att de är stora, byggs på plats eller för att de ingår i en processanläggning där anslutande medialedningar, pumpar, ventiler, tankar etc är en förutsättning för maskinens drift. En ytterligare variant är att tillverkaren har möjlighet att köra maskinen i en installation som ett generellt ljudlab har svårt att åstadkomma.

2 I de två sistnämnda fallen måste man vara medveten om att mätvärdet kan bli oanvändbart. Lokalen påverkar mätvärdet genom att reflexer från angränsande väggar, tak och inredning, närbelägna maskiner etc bidrar till att höja den uppmätta ljudtrycknivån. Man mäter alltså ett onödigt högt värde och hamnar dessutom utanför mätstandardens krav på den akustiska miljön. De olika standarderna ställer vissa villkor för lokalens inverkan och anger metoder att kontrollera denna. En av de mest använda mätstandarderna är SS-EN ISO I annex A anges olika sätt att verifiera lokalen med avseende på dess inverkan på mätvärdet, t.ex. 1 Jämförelse med en referensljudkälla som uppfyller SS-EN ISO Skillnaden mot kalibreringsvärdet för uppmätt ljudeffektnivå får uppgå till högst 2 db. 2 Efterklangstidsmätning för bestämning av lokalens ekvivalenta ljudabsorptionsarea. Denna skall vara minst 7 ggr mätytans area för att ge högst 2 db höjning av mätvärdena. Ljudnivån på operatörsplats Här finns fyra aktuella SS-EN ISO-standarder, 11201, 11202, och Standarderna anger olika metoder att bestämma db(a)-värdet på operatörsplats. SS-EN ISO Mätning under frifältsförhållanden, som uppnås i ett halvekofritt laboratorium, som uppfyller ISO 3745 eller, under vissa förhållanden, utomhus på en öppen plan. Man kan också mäta inomhus om lokalen uppfyller ISO 3744 annex A som ovan. Bakgrundsnivåerna måste ligga minst 6 db under mätvärdena. SS-EN ISO En grov metod som ger sämre noggrannhet men kan användas även där lokalens inverkan är större än 2 db, med gräns vid 7 db som i ISO Bakgrundsnivåerna måste ligga minst 3 db under mätvärdena. SS-EN ISO Omräkning till ljudtrycknivå, baserad på ljudeffektnivå uppmätt med ISO 3740-serien eller ISO Mest tillämpbar för mindre maskiner. SS-EN ISO Som respektive men standarden beskriver metoder för korrektion för lokalens inverkan. Operatörsplatsen är måttbestämd för sittande och stående operatör men kan också gälla en bana längs vilken operatören normalt rör sig. För obemannade maskiner mäts minst 4 positioner runt maskinen på 1 m avstånd från maskinens begränsningsytor.

3 Ljudeffektnivå Två kategorier av mätmetoder finns för ljudeffektbestämning. ISO 3740-serien tillhör den ena kategorin, där ljudeffektnivån baseras på ljudtrycksmätningar med en vanlig mikrofon (skall dock uppfylla IEC 651 typ 1 för de flesta av mätstandarderna). Den andra kategorin använder ljudintensitetsmätning med ett speciellt mikrofonpar för att efter multiplikation med mätytan få fram ljudeffekten. Hittills har två sådana standarder tagits fram, SS-EN ISO som bygger på mätning i diskreta punkter med stillastående mikrofon och SS-EN ISO som baseras på att mikrofonen sveps över mätytan. SS-EN ISO är mera praktisk och har börjat användas i ganska stor omfattning. Intensitetsmetoderna medger mätning i besvärliga miljöer där bakgrundsstörningarna från andra maskiner förekommer och där det är trångt om utrymme. Standarder ur båda kategorierna listas nedan. SS-EN ISO 3741 Precisionsmetod för bredbandiga (brusartade) bullerkällor i speciella efterklangslaboratorier. SS-EN ISO Normalmetod för mindre bullerkällor i efterklangsrum. Jämförelse sker med kalibrerad referensljudkälla. Kräver liksom den föregående en ganska noggrann kvalificering av mätrummet. SS-EN ISO 3744 Normalmetod för de flesta typer av bullerkällor. Mätning under frifältsförhållanden, se kvalificeringsmetoderna ovan. SS-EN ISO 3745 Precisionsmetod för ekofria rum med eller utan reflekterande golv. Ren laboratoriemetod. SS-EN ISO 3746 Överslagsmetod för frifältsförhållanden. Färre antal mätpunkter än ISO 3744 och lägre krav på den akustiska omgivningen men sämre noggrannhet. SS-EN ISO 3747 Överslagsmetod där man jämför med en referensljudkälla med känd ljudeffekt. Kan användas i många miljöer och är speciellt lämpad för maskiner som inte kan flyttas. SS-EN ISO Intensitetsmetod med fasta mikrofonpositioner. Noggrann men omständlig. Medger bakgrundsstörningar. Lindriga krav på lokalen. SS-EN ISO Intensitetsmetod med svepmikrofonteknik. Liksom i föregående metod lindriga krav på lokal och bakgrundsbuller. Snabbare. Noggrannheten vid

4 intensitetsmätning kan vara mycket god men bedöms först när mätningen är gjord. Val av mätmetod Flera faktorer styr valet av mätstandard. För vissa maskinkategorier finns, eller är på väg, en maskinspecifik standard där antalet metoder begränsas. Vanligen förordas normalmetoderna för ljudeffektnivå: SS-EN ISO , 3744, eller 2. I andra fall ställer man krav på en precisionsmetod som SS-EN SS-EN ISO Mera sällan accepteras överslagsmetoderna eftersom onoggrannheten kan uppgå till 4-5 db(a). I de fall maskinspecifik standard saknas bör man överväga: a b c d e Noggrannhetsklass Tillämplighet med hänsyn till maskinstorlek och flyttbarhet Mätlokalens kvalifikationer Bakgrundsstörningar Ljudkällans karaktär a Noggrannhetsklass Sikta på en normalmetod, vilket ger en rimlig kompromiss mellan kostnad och noggrannhet. För SS- EN ISO 3744 anges t.ex. standardavvikelsen 2 db(a) för bredbandigt buller. Samma noggrannhet kan uppnås med SS-EN ISO 9614-metoderna. För ljudtrycknivå på operatörsplats ger SS-EN ISO ca 2,5 db. b Maskinstorlek Mindre, flyttbara maskiner hanteras av alla mätstandarder. I efterklangsrum (SS-EN ISO 3741, ISO ) bör de vara mindre än 1 % av rumsvolymen. I ekofritt rum (SS-EN ISO 3745) sätts gränsen vid 0,5 % av rumsvolymen. För SS-EN ISO 3744, som även är en fältmetod, kan största maskindimensionen uppgå till 15 m. För överslagsmetoderna (SS-EN ISO 3746, 3747) liksom för intensitetsmetoderna (SS-EN ISO och 2) och ljudnivåmätning på operatörsplats sätts ingen gräns. Intensitetsmetoderna är ofta de enda möjliga för ljudeffektmätning i fält, där SS-EN ISO 3744 slås ut av lokalens akustiska otillräcklighet eller trängsel mellan maskinerna, bakgrundsstörningar etc. SS-EN ISO 3744 kräver också åtkomlighet runt maskinen, även om senaste revisionen har ett utökat antal typfall av mätytor. c Mätlokalens kvalifikationer För laboratoriemetoderna är detta problem löst i och med konstruktionen och kvalificeringen av labmätrummet för en viss standard. I fält krävs en kvalificering med någon av de metoder som anges i SS-EN ISO 3744 resp ställer krav på lokalen baserad på jämförelse med referensljudkälla. SS-EN ISO 9614 kombinerar stor noggrannhet med

5 relativt liten känslighet för lokalen, så länge inte stående vågor förekommer. d Bakgrundsstörningar Ju bättre precision, desto större krav på låga bakgrundsnivåer. Detta ställs emellertid i förhållande till mätvärdena. Intensitetsmätning ger en möjlighet att sålla bort störningar. e Ljudkällans karaktär Begränsning till stationärt buller gäller för SS-EN ISO 3741, 3743, 3747 och SS-EN ISO 3741 tillåter inte rena toner. Det skall också nämnas att överslagsmetoderna SS-EN ISO 3746, 3747 och SS- EN ISO inte medger frekvensanalys i ters- eller oktavband vilket annars kan vara ett bra komplement till bullerdokumentationen. Vad mera behövs? Utrustningen för ljudtrycknivå- och ljudeffektnivåmätning, om vi håller oss till normalstandardernas typ 1-instrument, kostar från kronor och uppåt beroende på frekvensanalysmöjligheter och antal kanaler. För att verifiera lokalen med referensljudkälla eller efterklangstidsmätning tillkommer minst ca Intensitetsmätutrustning betingar en kostnad om ca Därtill kommer kalibreringsutrustning och eventuell utskrifts- och efterbehandlingsutrustning. Den stora kostnaden ligger dock i utbildning och träning, vilket ofta gör det lönsamt att anlita en ackrediterad konsult för mätningarna. Med ackrediteringsstämpeln på mätrapporten får dokumentet också en annan tyngd såväl inom Sverige som ute i Europa.