Para garantizar la salud y la seguridad de los consumidores y usuarios, las regulaciones exigen a los productores de casi cualquier tipo de maquinaria o dispositivo, p.e. la Dirección sobre ruido y maquinaria de la UE (2006/42/EC), medir y declarar la potencia acústica de sus productos, desde juguetes, impresoras y electrodomésticos hasta herramientas industriales y maquinaria de construcción. El módulo Sound Power también se utiliza en tareas de ingeniería como el diseño de sonido del producto.

Esta nota de aplicación describe cómo realizar una medición del nivel de potencia acústica con la Solución Sound Power de Dewesoft. El objeto bajo prueba es una computadora portátil, una computadora portátil estándar y la medición se realiza de acuerdo con el ISO 3744 en una cámara semi-anecoica.

 

Potencia sonora vs presión sonora

Las fuentes de sonido, como la maquinaria, irradian potencia acústica, y esto crea presión de sonido. La presión del sonido es el efecto medible, pero la potencia de sonido es la causa. A diferencia de la presión del sonido, la potencia del sonido no depende de la acústica del entorno, el ruido de otras fuentes o una posición de medición específica. Por lo tanto, la potencia acústica es útil para cuantificar el ruido de un producto.

La potencia de sonido se define como la energía de sonido total irradiada por una fuente de sonido por unidad de tiempo, y la unidad de medida es el vatio. La potencia acústica de los productos (LW) debe medirse para cumplir con las normas y legislaciones internacionales. El nivel de potencia acústica es la medida preferida, ya que es consistente, comparable y más útil para la ingeniería de control de ruido: los resultados generalmente se informan en dB.

Los métodos para la medición del ruido aéreo emitido por los equipos de tecnología de la información y telecomunicaciones (ITT), como la computadora portátil, se especifican en ISO 7779: 2018 Acústica: medición del ruido aéreo emitido por los equipos de tecnología de la información y telecomunicaciones. Los fabricantes y usuarios han aplicado una amplia variedad de métodos para satisfacer las necesidades específicas de equipos o aplicaciones. Estas diversas prácticas han dificultado, en muchos casos, la comparación de la emisión de ruido. ISO 7779 simplifica tales comparaciones y es la base para la declaración de los niveles de emisión de ruido de los equipos ITT.

El estándar utilizado para la declaración de emisiones acústicas de ruido de los equipos de TI es la ISO 9296: 2017 Acústica: valores de emisión de ruido declarados de equipos informáticos y comerciales. Esta norma se aplica a los equipos de tecnología de la información y telecomunicaciones y especifica:

  1. para un lote de equipos, el método para determinar los valores,
    • el nivel de potencia acústica media ponderado A declarado (LWA,m);
    • el nivel medio declarado de presión acústica de emisión ponderada A (LpA,m);
    • el sumador estadístico para verificación (Kv);
    • el nivel de potencia acústica ponderado A límite superior estadístico (LWA,c);
  2. cómo se debe proporcionar a los usuarios información acústica y del producto,
  3. el método para verificar los valores de emisión de ruido que se declaran.

Se especifican tres estándares básicos de emisión de ruido para la determinación de los niveles de potencia acústica para evitar la restricción indebida de las instalaciones y la experiencia existentes. ISO 3741 especifica medidas de comparación en una sala de prueba de reverberación; ISO 3744 e ISO 3745 especifican mediciones en un campo esencialmente libre sobre un plano reflectante. Cualquiera de estos tres estándares básicos de emisión de ruido puede seleccionarse y usarse exclusivamente de acuerdo con este documento al determinar los niveles de potencia acústica de una máquina.

El dispositivo bajo prueba de nivel de potencia acústica

El portátil, un Dell Inspiron 17R, se probó de acuerdo con la norma ISO 3744. Las mediciones realizadas con este estándar se realizan en cámaras de prueba especializadas que evitan que se midan los reflejos acústicos no deseados junto con la salida de ruido del dispositivo bajo prueba o en la prueba de campo libre al aire libre. ambientes. En este caso, la prueba se realiza en una cámara semianecoica con la computadora portátil en diferentes estados de rendimiento:

Ralentí - Dormir

  • Mínimo: emisión mínima de ruido mientras la computadora portátil está inactiva (plan de energía de Windows: "Ahorro de energía"
  • Medio: Emisión de ruido promedio registrada mientras la computadora portátil está inactiva (Plan de energía: "Ahorro de energía")
  • Máximo: la emisión de ruido más alta medida mientras la computadora portátil está inactiva (Plan de energía: "Alto rendimiento")

Operación

  • Medio: Emisión de ruido promedio mientras la computadora está funcionando a un alto nivel de uso del sistema. (3D Mark 2006, Plan de energía: Plan de energía: "Alto rendimiento")
  • Máximo: la emisión de ruido más alta posible mientras el sistema está bajo una gran carga (Plan de energía: "Alto rendimiento", 100% de uso de CPU y GPU, para herramientas de prueba como Prime95 y Furmark cargan la CPU).

Consideraciones

En una habitación tranquila, el oído humano puede escuchar el ruido de fondo, que debería ser de alrededor de 28 dB. Una conversación a un volumen normal oscila a 60 dB. Todos estos valores dependen de la distancia desde la fuente del ruido. Por lo tanto, el medidor debe fijarse en su lugar a una distancia constante del objeto de prueba. De esta manera, las mediciones proporcionan resultados claros que son comparables entre sí.

Las medidas se presentan gráficamente y pueden juzgarse subjetivamente:

  • Menos de 30 dB: apenas audible
  • Hasta 35 dB: audible pero no distractor. El nivel ideal de emisión de ruido para portátiles que ejecutan programas de oficina.
  • Hasta 40 dB: claramente audible y puede distraer después de un tiempo.
  • Hasta 45 dB: podría molestar al usuario si está en una habitación tranquila. Sigue siendo aceptable mientras juegas.
  • Más de 50 dB: las emisiones de portátiles por encima de este nivel son demasiado altas

Adquisición de datos y configuración de medición para la medición de potencia acústica

En muchos casos, las condiciones de campo libre sobre un plano reflectante pueden realizarse mediante salas hemi-anecoicas. Estas habitaciones son particularmente útiles durante el diseño del producto para localizar y mejorar las fuentes de ruido contribuyentes individuales. En este caso, la configuración de medición fuera y dentro de la cámara semi-anecoica incluyó:

Sistema de Adquisición de Datos 

  • Sistemas SIRIUS DAQ modulares - SIRIUSi-HD-16xACC, USB-based, 16-canales IEPE/Voltage unidades con 24-bit Sigma-Delta ADC y una tasa de muestreo de 200 kS por segundo

Sensores

Software

  • Paquete DEWESoft X2 DSA plugin Sound Power

Configuración del kit de hemisferio

En este caso, un kit hemisférico de G.R.A.S. Se utilizaron 10 micrófonos y un radio de 1,36 metros. La distancia desde la fuente de sonido a los micrófonos fue de 1 metro. La cuadrícula es muy simple de ensamblar siguiendo el manual de instrucciones adjunto. Todo estaba preparado y listo en aproximadamente 30 minutos.

Primero, los palos de metal se ensamblaron y se unieron para crear la estructura del hemisferio. El siguiente paso fue colocar los micrófonos en las posiciones correctas de acuerdo con los estándares. La red admite 10 o 20 micrófonos, por lo que se deben elegir las posiciones correctas para el montaje del micrófono. Las posiciones tenían que estar alineadas con los estándares y el kit hemisferio proporciona asistencia ya que las ubicaciones están marcadas con pequeños tornillos de diferentes colores.

Micrófonos

Se utilizaron 10 cables BNC, cada uno de los cuales tenía 10 metros de largo, lo que permitió colocar el equipo de medición fuera de la sala semianecoica. Esto es importante para reducir el ruido de fondo al mínimo. Los micrófonos tenían chips TEDS, por lo que el software Dewesoft anotó automáticamente los factores de calibración después de enchufarlo.

Todo el proceso de adquisición de datos nos llevó aproximadamente 10 minutos. Medimos la computadora portátil en tres estados diferentes, el tiempo mínimo de medición para una medición fue de 20 segundos (según el estándar).

Configuración del software de potencia de sonido

La configuración conferida se eligió del menú desplegable (ISO 3744, hemisferio). Las posiciones exactas (x, y, z) de los 10 micrófonos montados alrededor de la fuente de sonido en un radio de 1 m se muestran en una tabla y en una representación visual. La presión barométrica se midió e ingresó, y el método de medición de fondo (corrección K1) se seleccionó adicionalmente.

Pantalla de medición de potencia acústica y visualización de datos.

El plugin Sound Power en el software Dewesoft X proporciona orientación durante todo el procedimiento. En primer lugar, se realiza la medición del ruido de fondo, con la fuente de sonido (la computadora portátil) apagada. Luego se enciende la computadora portátil, se configura en "modo inactivo" o "uso elevado del sistema", y se realiza la medición. Según el estándar, los datos deben recopilarse durante al menos 20 segundos en cada paso. Los botones de acción (verde) permiten la interacción (Adquirir fondo, iniciar adquisición). Los cuadros de texto a continuación muestran mensajes de estado y advertencias.

Informe de potencia de sonido y resultados

El resultado final de las mediciones ISO 3744 es el nivel de potencia acústica en bandas de frecuencia para las condiciones meteorológicas en el momento y el lugar de la prueba, calculado en función del nivel de presión acústica promediado en el tiempo de superficie con una corrección para el ruido de fondo, influencia del entorno de prueba y el área de la superficie de medición.

Se determinó que los niveles de ruido del portátil de 17 pulgadas eran muy buenos. La computadora portátil era audible todo el tiempo porque el ventilador nunca deja de girar. Sin embargo, durante la inactividad, el ruido es muy bajo a 32 dB (A). En este escenario, la velocidad del ventilador es más o menos constante y, por lo tanto, adecuada para un entorno de oficina. El disco duro puede ser algo molesto con el ruido de los cabezales de lectura / escritura, se midieron 37,6 dB (A) durante una actividad alta. Con el rendimiento más alto del Dell Inspiron 17R, el ruido aumenta a 40.4 dB (A) (prueba de esfuerzo CPU + GPU-FurMark). Al jugar un juego o ejecutar 3DMark 2006, medimos un nivel de potencia de sonido moderado de 36.4 dB (A). Sin embargo, en estos casos, la velocidad del ventilador también es constante y no hay pulsaciones molestas.

Clima Soleado
Temperatura [°C]: 22
Presión [kPa]: 1000
Humedad relativa [%]: 45
Duración de la medición [s]: 20
K1 [dB]: 1.30
K2 [dB]: 0.00

 

Frecuencia [Hz] Lw (avg) [dBA]
100 11.4
125 6.14
160 4.81
200 7.65
250 11.18
315 15.58
400 20.47
500 26.84
630 30.07
800 29.52
1000 31.89
1250 32.22
1600 31.56
2000 29.73
2500 29.51
3150 27.51
4000 25.69
5000 24.95
6300 23.99
8000 23.28
10000 22.7

Informe de nivel de potencia acústica

Número de proyecto: 000002
Descripción del proyecto: SPL de la computadora portátil con fuente de alimentación
Fecha de medición: 14.7.2015
Compañía: Dewesoft d.o.o.
Versión del reporte: 1.0
Estándar: ISO 3744
Lugar de medición:  
Persona Responsable: Dewesoft
Tipo de máquina: Laptop
Descripción de la máquina:  
Longitud [m]: 0.27
Ancho [m]: 0.028
Altura [m]: 0.41
Velocidad de ventilador [RPM]: 3963.00
Información adicional: La computadora portátil estaba funcionando bajo la prueba de rendimiento FurMark 1.16.0.0 (igual que en el Apéndice A)
Medidor de potencia acústica de alta precisión: Dewesoft
Amplificadores de medición: Sirius ACC
Hemisferio: G.R.A.S. (1 m)
Micrófonos: G.R.A.S.
Software de grabación y análisis de datos: DEWESoft X2 SP3
Calibrador: Calibrador G.R.A.S
Posición de los micrófonos: Hemisferio
Radio [m]: 1
Número de micrófonos: 10
Tipo de cuarto: Semi-anecoico

Recursos adicionales de medición del nivel de potencia acústica de Dewesoft