Vägledning för mätning av ljudnivå i rum vid låga frekvenser - fältprovning

Christian Simmons Vägledning för mätning av ljudnivå i rum vid låga frekvenser - fältprovning SP INFO 1996:17

2 Innehåll Förord 3 Detta är SP Akustik 3 Sammanfattning 4 Abstract 5 1 Inledning 7 2 Referenser 8 3 Ordförklaringar 8 4 Mätutrustning 8 5 Mätprocedurer 8 5.1 Val av mikrofonpositioner 8 5.1.1 Allmänt 8 5.1.2 Mikrofonposition 1 - hörnposition 9 5.1.3 Mikrofonpositioner 2 och 3 - rumspositioner 9 5.1.3.1 Rummet har endast ett fåtal representativa positioner 9 5.1.3.2 Rummet har ett flertal lika representativa positioner 10 5.2 Mätningar 10 6 Utvärdering 11 7 Mätosäkerhet 11 8 Redovisning av resultat 12

3 Förord Denna mätmetod har utvecklats på uppdrag av Socialstyrelsen, projekt SP 95F36074. Bakgrundsmaterial med mätdata redovisas i rapporten SP REPORT 1996:10 "Measurement of low frequency sound in rooms". Jag tackar Bo G. Petterson, Socialstyrelsen; Kerstin Persson, Waye Göteborgs Universitet, Jørgen Jacobsen Delta (Danmark) och Hans Jonasson, SP för värdefull hjälp under projektets gång. Detta är SP Akustik Verksamhetsområden: Byggnadsakustik Maskinbuller VVS-buller Externbuller Hand-/armvibrationer Kalibrering av mätutrustning Verifiering av telekommunikationsutrustning Detta gör vi: Kontaktpersoner: E-mail: Telefon: Telefax 033-13 83 81 Vi provar i laboratorium och i fält Vi beräknar och utreder Vi ger tekniskt stöd vid produktutveckling Vi publicerar sammanställningar av tekniska produkters ljud-data Vi forskar och deltar i svensk och internationell standardisering. Hans Jonasson, Christian Simmons, Jens Tunare hans.jonasson@sp.se, christian simmons@sp.se, jens.tunare@sp.se 033-16 50 00 (vxl), 16 54 21, 16 55 97, 16 54 26 (direktnr.)

4 Sammanfattning Denna rapport redo anvisar en metod för att mäta stationärt (kontinuerligt) buller vid låga frekvenser i rum. Metoden är utformad för att användas vid kontroll av bullernivåer i bl.a. bostäder, skolor och daghem enligt Socialstyrelsens skrift Allmänna Råd: Buller inomhus och höga ljudnivåer (SOSFS 1996:7 (M) ). Metoden är avsedd att användas tillsammans med svensk standard SS02 52 63 Byggakustik - Mätning av ljudnivå i rum - Fältprovning. Metoden finns översatt till engelska i rapporten " Measurement of low frequency sound in rooms "(SP Report 1996:10, ISBN 91-7848-614-9, ISSN 0284-5172). Mätmetoden följer i stort den som anvisas i SS 02 52 63, där man mäter i tre positioner i rummet (en av positionerna skall vara en hörnposition) och tar medelvärdet av dessa. I denna metod gör man i princip på samma sätt, med det tillägget att man först mäter på ett förenklat sätt i alla hörn och sedan mäter detaljerat i det hörn som ger högst C-vägd ljudtrycksnivå. De två övriga positionerna skall väljas ut som de två mest representativa med tanke på hur rummet används. Genom att styra valet av mätpunkter förbättras reproducerbarheten väsentligt när man mäter i tredjedelsoktavband, och man utför mätningen på ett sätt som bör ge ett representativt mätvärde för den subjektivt upplevda störning som utreds. SS 02 52 63 är utformad för mätning av A-vägd ljudtrycksnivå i rum och ger en betydande mätosäkerhet om den tillämpas vid mätning i tredjedels oktavband (tersband) av lågfrekvent buller. Metoden innebär en utvidgning och precisering av standarden för att uppnå bättre reproducerbarhet i sådana mätningar. Mätosäkerhet och reproducerbarhet diskuteras i avsnitt 7. Metoden har provats av två oberoende laboratorier (förutom SP), vars resultat bekräftar vår preliminära uppskattning av den mätosäkerhet (reproducerbarhet) som kan förväntas. Denna uppskattning kan behöva revideras när mera mätdata har samlats in.

5 Abstract Measurement of low frequency sound in rooms This measurement method is based on the Swedish national standard SS 02 52 63, and gives additional details in arranging microphone positions etc in order to improve the reproducibilitywhen measuring noise in dwellings at low frequencies in third-octave bands ranging from 31-200 Hz. The method was developed for the purpose of measurements according to the guidlines for assessment of noise in dwellings, schools etc, issued by the National Board of Health and Welfare (Socialstyrelsen), see [ref. 3] The basic idea is to measure at 3 positions in a room and calculate their average sound pressure level, where 2 positions are chosen as the most representative positions with respect to the use of the room, and the third position is chosen close to a selected corner. This selected corner shall be the corner having the highest C-weighted sound pressure level of all corners, which is verified initially by survey measurements. The present experience from surveys made by three independent laboratories in a limited number of rooms, indicates that this procedure gives a reproducibility of about 6 db in third-octave bands. This fits with a theoretical consideration, based on the assumption that the corner position chosen gives the highest sound pressure level in the room, and that the other two positions yield equally high or much lower sound pressure levels. If three positions are chosen arbitrarily, the measurement reproducibility is much lower, variations as large as 25 db may occur. Further verification measurements in the field are needed to achieve a more reliable value of the reproducibility.

6

7 1 Inledning Denna rapport redovisar en metod för att mäta stationärt (kontinuerligt) buller vid låga frekvenser i rum. Metoden är utformad för att användas vid kontroll av bullernivåer i bostäder, skolor och daghem enligt Socialstyrelsens skrift Allmänna Råd: Buller inomhus och höga ljudnivåer [ref. 3]. Metoden är avsedd att användas tillsammans med svensk standard SS 02 52 63 Byggakustik - Mätning av ljudnivå i rum - Fältprovning [ref. 1]. SS 02 52 63 är utformad för mätning av A-vägd ljudtrycksnivå i rum och ger en betydande mätosäkerhet om den tillämpas vid mätning i tredjedels oktavband (tersband) av lågfrekvent buller. Metoden innebär en utvidgning och precisering av standarden för att uppnå bättre reproducerbarhet i mätningar i tredjedelsoktavband vid låga frekvenser. Mätosäkerhet och reproducerbarhet diskuteras nedan i avsnitt 7. Anm. Ljudtrycksnivåerna i rum vid olika frekvensband varierar mycket (ca 20-25 db eller mer) mellan olika positioner och frekvensband på grund av stående ljudvågor i rummet. Hörnpositionerna visar också överraskande stor spridning, vilket innebär att valet av hörnposition bör specificeras (vilket f n inte görs i SS 02 52 67). Resultat från flera oberoende mätningar som utförs enligt SS 02 52 63 på samma objekt skulle troligen skilja sig åt avsevärt, dvs reproducerbarheten skulle bli dålig. Vid utformningen av metoden har det varit nödvändigt att väga samman tre delvis motstridiga önskemål: Mätresultatet skall visa den högsta störnivå som boende/brukare utsätts för vid normal användning av rummet, vilket talar för att man borde mäta i alla punkter som är representativa för användningen av rummet och välja ut den högsta ljudtrycksnivån. Mätresultatet skall vara reproducerbart och noggrant. Det skall gå att mäta före och efter en åtgärd och få ett signifikant mätvärde för den ljuddämpning som erhållits. Förändringar i möblemang, byggnadsmaterial eller mindre förskjutningar av mikrofonen inom ett rum kan emellertid ge stora variationer i ljudtrycksnivå vid låga frekvenser. Det är därför inte säkert att en bestämd punkt i rummet ger samma värde vid de olika mättillfällena. En vanlig teknik som används för att ge reproducerbara mätresultat är att använda ett medelvärde av många mätpositioner, men detta tar lång tid och blir sannolikt mindre representativt för den subjektivt upplevda störningen. Det skall gå rimligt snabbt och enkelt att utföra en mätning, dels av kostnadsskäl, dels därför att ljudkällan kan variera med tiden och att man då måste hinna mäta under den tid störningen varar. Den föreslagna metoden är utformad som en kompromiss mellan dessa delkrav. Mätningen skall göras i två positioner som är representativa för användningen av rummet, därtill i en tredje position som väljs ut på ett sätt som förbättrar reproducerbarheten markant (hörnpositionen).

8 2 Referenser [1] SS 02 52 63 Byggakustik - Mätning av ljudnivå i rum - Fältprovning [2] ISO 2204 Acoustics - Guides to International Standards on the measurement of airborne acoustical noise and evaluation of its effects on human beings. 1979. [3] Socialstyrelsen 1996: "Allmänna Råd: Buller inomhus och höga ljudnivåer" SOSFS 1996:7 (M). 3 Ordförklaringar Några termer som används nedan definieras i enlighet med den internationella standarden ISO 2204. Övriga ordförklaringar och definitioner återfinns i SS 02 52 63 avsnitt 4. stationärt buller - buller vars nivå endast varierar obetydligt under observationsperioden icke-stationärt buller- buller vars nivå varierar avsevärt under observationsperioden fluktuerande buller- buller vars nivå varierar kontinuerligt och i avsevärd grad under observationsperioden. intermittent buller - buller vars nivå flera gånger under observationsperioden plötsligt faller till bakgrundsbullrets nivå, samtidigt som den tid under vilken nivån förblir vid ett kontinuerligt värde skilt från bakgrundsnivån är av storleksordningen 1 sekund eller mer. 4 Mätutrustning Det som sägs beträffande mikrofon, filter och integrerande instrument i SS 02 52 63 avsnitt 5.1 och 5.2 tillämpas i denna metod. Utrustningen skall klara att analysera tredjedelsoktavband från en och samma tidssignal. Om någon form av inspelning utförs för analys i efterhand (bandspelare, datormedium etc), skall även denna utrustning ingå i kalibreringskedjan och uppfylla kraven på linjaritet och frekvensrespons. Mikrofonen skall alltid monteras på ett stabilt stativ, justerabart i höjdled 0,5-1,6 m. 5 Mätprocedurer 5.1 Val av mikrofonpositioner 5.1.1 Allmänt Mät på tre platser i rummet enligt nedan. Medelvärdesbilda de tre uppmätta ekvivalenta ljudtrycksnivåerna i respektive position enligt punkt 6. Ingen enstaka mikrofon position får vara närmare rummets ytor än 0,5 m. Avståndet mellan positionerna skall om möjligt vara minst 1,5 m. Med begreppet representativ position avses nedan huvudets mittpunkt (läge

9 i plan), i en schablonhöjd i positioner där de som utnyttjar rummet oftast vistas, såsom det kan bedömas med ledning av möblering, uppgifter om verksamheten i lokalen mm. 5.1.2 Mikrofonposition 1 - hörnposition Följande urvalsprocedur skall tillämpas i alla innerhörn i rummet. Placera mikrofonen 0,5 m från de två angränsande väggarna i ett hörn, variera höjden mellan 0,5 och 1,5 m och välj den höjd som ger den högsta C-vägda ljudtrycksnivån. Se figur 1. Mättiden väljs enl. 5.2, förkortad mättid. Upprepa proceduren i alla innerhörn i rummet utom hörn som ligger intill öppningar. Den hörnposition som ger den högsta C-vägda ljudtrycksnivån väljs som mikrofonposition 1. Mät ljudtrycksnivån i tersband i mikrofonposition 1 med full mättid enl. 5.2. 1,0 m Bana för att finna högsta LpC 0,5 m 0,5 m 0,5 m Figur 1. Mätning i hörnposition för kontroll av högsta C-vägda ljudtrycksnivå. Smärre justeringar skall göras vid behov för att inte mikrofonen skall ligga an mot möbler mm. Anm. Hörnpositionen ger oftast den starkaste lågfrekventa ljudnivån i rummet. Kravet på att ta med denna vid medelvärdesbildningen har till syfte att göra mätresul tatet mindre känsligt för valen av de andra mikrofonpositionerna. Det är främst av praktiska skäl som C-vägd ljudtrycksnivå har valts som urvalskriterium. 5.1.3 Mikrofonpositioner 2 och 3 - rumspositioner Mikrofonens höjd över golvet skall motsvara öronhöjd för dem som normalt befinner sig i denna position. Välj höjden till den mest representativa av schablonhöjderna: 0,6 m för liggande person 1,2 m för sittande person 1,6 m för stående person. Välj mikrofonpositionerna 2 och 3 enligt följande punkter 5.1.3.1 eller 5.1.3.2. Observera avstånd till vägg och avstånd mellan positionerna enl. 5.1.1. 5.1.3.1 Rummet har endast ett fåtal representativa positioner Välj ut de två mest representativa positionerna och tillämplig schablonhöjd. Exempelvis vid sängplats och skrivplats i ett sovrum, vid spis/diskbänk och matbord i ett kök, vid soffa och fåtölj i ett TV-rum osv.

10 5.1.3.2 Rummet har ett flertal lika representativa positioner Välj två positioner enligt följande kriterier: Om det finns tydliga ljudkällor inne i rummet (t.ex. ett luftdon) - välj en position i schablonhöjd på en representativ position intill ljudkällan, dock inte närmare ljudkällan än 1,5 m. Välj den tredje positionen enligt nästa punkt. Välj i övriga fall positionerna så att de blir jämnt fördelade i rummet. Undvik om möjligt sådana positioner som motsvarar halv eller fjärdedels rumsbredd/ längd i rum med rektangulär golvyta. Se markeringar i figur 2. L/4 B/4 L/12 B/12 Figur 2. De positioner som motsvarar halv eller fjärdedels rumsbredd/längd i rum med rektangulär golvyta skall om möjligt undvikas, vilka markeras med skuggade linjer i figur 2. B och L markerar rumsbredd respektive rumslängd. 5.2 Mätningar Mät under representativa ljudförhållanden i rummet. Mättiden skall vara tillräckligt lång för att innehålla en full fluktuationscykel, om en sådan förekommer. Med förkortad mättid avses kontinuerlig mätning tills ett stabilt värde för den C-vägda ekvivalentnivån erhållits ± ( 0,4-0,5 db), dock minst 8 s i varje position. Med full mättid avses kontinuerlig mätning tills ett stabilt värde för ekvivalentnivån i respektive tersband erhållits ± ( 0,2-0,3 db), dock minst 30 s i varje position. Anm. Genom att hålla uppsikt över ekvivalentnivåernas förändring under mättiden kan man avgöra vilken mättid som erfordras. När fluktuationerna i ekvivalentnivå är mindre än angiven variation kan mätningen avslutas. Om nivåerna inte stabiliseras kan det bero på att störkällan har varierande styrka. De olika nivåerna bör då registreras och rapporteras med noteringar om hur ljudet varierar. Inga andra personer än operatören får närvara i rummet medan mätningarna pågår. Det skall anges i rapporten huruvida operatören var närvarande i mätrummet under mätningen eller ej. Vid låga ljudtrycksnivåer finns betydande risk för att ovid kommande biljud ger störande inverkan på mätresultatet, varför en närvarande operatör måste vara absolut stilla under mättiden och ha noggrann uppsikt över sådana störningar. Mikrofonen skall stå i stativet under hela mättiden.

11 6 Utvärdering Analysera ljudtrycksnivåerna i tredjedelsoktavbanden 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 och 200 Hz från samma tidssignal. Anm. Analysen kan utföras antingen med en så kallad realtidsanalysator som ger ljudtrycksnivåerna i alla tredjedelsoktavband samtidigt, eller genom att göra en bandupptagning (eller annan likvärdig typ av registrering) och analysera samma tidssignal i alla tredjedelsoktavband i följd. Tillämpa det som sägs i SS 02 52 63 beträffande energimedelvärdesbildning av ljudtrycksnivåer i diskreta mikrofonpositioner. Korrigera inte mätresultat för rummets ljudabsorption. 7 Mätosäkerhet Mätningar som utförs enligt denna metod uppskattas preliminärt ge en maximal mätosäkerhet för resp. tredjedelsoktavband i intervallet 31.5-200 Hz som är mindre än 6 db. Anm. 1. Dessa värden baseras på detaljerade mätningar i ett begränsat antal rum och kan komma att revideras när mera mätdata har samlats in. Osäkerheten innebär att om en ny mätning företas på samma objekt (samma rum, samma möblering, med oförändrad bullerkälla) enligt denna mätanvisning bör resultaten med hög sannolikhet skilja sig åt med högst 6 db. Spridningen i mätdata har ett antal orsaker. Mätinstrumenten har en viss onoggrannhet, operatörerna tolkar inte denna anvisning på exakt samma sätt, mikrofonerna placeras inte i exakt samma positioner, rumsinredningen kan ha ändrats något mellan mättillfällena osv. Anm. 2. Den uppmätta medelljudtrycksnivån är med denna metod ca 1-2 db högre än om medelvärdesbildningen baseras på ett mycket stort antal mikrofonpositioner jämnt fördelade i rummet. Skillnaden beror på att en stark hörnposition räknas in i medelvärdet av tre positioner.

12 8 Redovisning av resultat Redovisa följande uppgifter: a) provningslaboratoriets namn och adress b) identifikationsnummer på provningsrapporten c) provningsdatum d) provningsmetod ("Vägledning för mätning av ljudnivå vid låga frekve nser i rum - fältprovning" från Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut, SP INFO 1996:17) e) ändamålet med provningen f) namn och adress på den organisation eller person som beställde provningen g) adress eller fastighetsbeteckning samt rumsbenämning h) schematisk beskrivning av provobjekt; såsom rumsform, inredning, ljudkällor m. m En angivelse att operatören har varit närvarande i mätrummet under mätningarna eller ej i) beskrivning av störkällan om denna är känd j) identifiering av provningsutr ustningen som använts k) avvikelser från provningsmetoden l) ljudtrycksnivåer i vart och ett av tredjedelsoktavbanden 31.,5-200 Hz skall avrundas till närmaste heltal och redovisas. m) datum och underskrift