ทำความเข้าใจเกี่ยวกับระดับความดันเสียง
คำจำกัดความ: ระดับความดันเสียงคืออะไร?
ระดับความดันเสียง (SPL) คือหน่วยวัดความดันเสียงแบบลอการิทึมเทียบกับความดันอ้างอิง แสดงเป็นเดซิเบล (dB) สำหรับเครื่องจักร SPL เป็นตัววัดปริมาณความเข้มของการปล่อยเสียง ซึ่งก็คือความดังของเสียงที่แผ่ออกมาจากอุปกรณ์ โดยวัดด้วยไมโครโฟนหรือเครื่องวัดระดับเสียงที่ระยะห่างที่กำหนด SPL มีความสัมพันธ์กับ การสั่นสะเทือน เนื่องจากพื้นผิวที่สั่นสะเทือนแผ่เสียง ทำให้การวัดเสียงเป็นส่วนเสริมของการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเพื่อการประเมินสภาพเครื่องจักร โดยเฉพาะการวินิจฉัยปัญหาทางอากาศพลศาสตร์ เฟือง และตลับลูกปืนที่ก่อให้เกิดลายเซ็นเสียงรบกวนแบบโทนเสียงหรือแบนด์วิดท์กว้างที่เป็นลักษณะเฉพาะ.
แม้ว่าการวัด SPL จะเป็นปัญหาหลักที่เกี่ยวข้องกับอาชีวอนามัยและสิ่งแวดล้อม (การป้องกันการได้ยิน กฎระเบียบด้านเสียง) แต่การวัด SPL ก็มีประโยชน์ในการวินิจฉัย การเปลี่ยนแปลงของเสียงมักเกิดขึ้นก่อนหรือพร้อมกับการเสื่อมสภาพทางกลไก และการวิเคราะห์เสียงสามารถระบุข้อบกพร่องเฉพาะได้ผ่านรูปแบบความถี่ลักษณะเฉพาะที่คล้ายกับสเปกตรัมการสั่นสะเทือน.
นิพจน์ทางคณิตศาสตร์
สูตร
- SPL (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- โดยที่ P = ความดันเสียงที่วัดได้ (Pa)
- P₀ = ความดันอ้างอิง = 20 µPa (เกณฑ์การได้ยินของมนุษย์)
- มาตราส่วนลอการิทึมรองรับช่วงความดันขนาดใหญ่
มาตราส่วนเดซิเบล
- 0 เดซิเบล: เกณฑ์การได้ยิน
- 30-40 เดซิเบล: ห้องเงียบ
- 60-70 เดซิเบล: การสนทนาปกติ
- 80-90 เดซิเบล: เครื่องจักรที่มีเสียงดัง แนะนำให้ใช้อุปกรณ์ป้องกันการได้ยิน
- 100-110 เดซิเบล: เครื่องจักรเสียงดังมาก ต้องมีอุปกรณ์ป้องกันการได้ยิน
- 120+ เดซิเบล: เกณฑ์ความเจ็บปวด ความเสียหายการได้ยินทันที
การวัด
เครื่องวัดระดับเสียง
- ไมโครโฟนที่แม่นยำ
- การถ่วงน้ำหนักความถี่ (A, C หรือ Z)
- การถ่วงน้ำหนักเวลา (เร็ว, ช้า, แรงกระตุ้น)
- แสดงผลเป็น dB SPL
- คลาส 1 (ความแม่นยำ) หรือคลาส 2 (ทั่วไป) ตามมาตรฐาน IEC 61672
ระยะการวัด
- ใกล้สนาม: < 1 เมตรจากแหล่งกำเนิด (การวัดระยะใกล้)
- ฟาร์ฟิลด์: > 1 เมตร (การวัดแบบฟรีฟิลด์)
- มาตรฐาน: มักจะ 1 เมตรสำหรับเครื่องจักร
- SPL ลดลง: ~6 dB ต่อระยะทางสองเท่า (สนามอิสระ)
การถ่วงน้ำหนักความถี่
- การถ่วงน้ำหนัก A: เลียนแบบความไวของหูมนุษย์ที่พบมากที่สุด
- การถ่วงน้ำหนัก C: ค่อนข้างแบนราบ รวมถึงความถี่ต่ำ
- Z (เชิงเส้น): ไม่มีการถ่วงน้ำหนัก ความถี่ทั้งหมดเท่ากัน
- หน่วย: dBA, dBC, dBZ (ระบุน้ำหนักที่ใช้)
ความสัมพันธ์กับการสั่นสะเทือน
การแผ่รังสีเสียงจากการสั่นสะเทือน
- พื้นผิวที่สั่นสะเทือนจะแผ่คลื่นเสียงออกมา
- กำลังเสียง ∝ ความเร็ว² × พื้นที่ (โดยประมาณ)
- ความสัมพันธ์: โดยทั่วไปการสั่นสะเทือนที่สูงขึ้น → SPL ที่สูงขึ้น
- แต่ความสัมพันธ์มีความซับซ้อน (ประสิทธิภาพการแผ่รังสีแตกต่างกัน)
ความสัมพันธ์ทางการวินิจฉัย
- ปัญหาการรับน้ำหนัก: เสียงฟู่หรือเสียงบดความถี่สูง
- ปัญหาเกียร์: เสียงหวีดลักษณะเฉพาะที่ความถี่ตาข่าย
- ความไม่สมดุล:เสียงคำรามความถี่ต่ำที่ 1×
- การเกิดโพรงอากาศ: มีเสียงแตกหรือป๊อปแบบสุ่ม
การวิเคราะห์สเปกตรัมอะคูสติก
ส่วนประกอบโทนเสียง
- เฟืองเกียร์: โทนเสียงบริสุทธิ์ที่ความถี่การยึดเกาะของฟัน
- การส่งใบมีด: ความถี่ใบพัดพัดลมหรือคอมเพรสเซอร์
- ไฟฟ้า: เสียงฮัม 120/100 เฮิรตซ์จากมอเตอร์
- โทนสีแบริ่ง: ฮาร์มอนิกความถี่ความผิดพลาด
สัญญาณรบกวนบรอดแบนด์
- อากาศพลศาสตร์: ความปั่นป่วน, เสียงไหล
- การเกิดโพรงอากาศ: การยุบตัวของฟองสบู่แบบสุ่ม
- ความเสียหายของตลับลูกปืน: บรอดแบนด์เพิ่มขึ้นพร้อมข้อบกพร่อง
- แรงเสียดทาน: การปล่อยมลพิษแบบสุ่มอย่างต่อเนื่อง
แอปพลิเคชั่น
การตรวจสอบสภาพ
- การวัดการสั่นสะเทือนเสริม
- การบ่งชี้ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนในระยะเริ่มต้น (เสียงดังเพิ่มขึ้นก่อนการสั่นสะเทือน)
- การตรวจสอบการสึกหรอของเกียร์ (การเปลี่ยนแปลงคุณภาพเสียง)
- การประเมินคุณภาพอย่างรวดเร็ว
การควบคุมคุณภาพ
- การยอมรับอุปกรณ์ใหม่ (ขีดจำกัดเสียงรบกวน)
- การตรวจสอบหลังการซ่อมแซม
- คุณภาพสินค้าในการผลิต
การปฏิบัติตามกฎระเบียบ
- การสัมผัสเสียงจากการทำงาน (OSHA, คำสั่งของสหภาพยุโรป)
- ขีดจำกัดเสียงรบกวนของชุมชน
- ข้อมูลจำเพาะของอุปกรณ์
- ข้อกำหนดด้านเอกสาร
การแก้ไขปัญหา
- ค้นหาแหล่งกำเนิดเสียง
- ระบุปัจจัยที่ส่งผลต่อเสียงรบกวนโดยรวมของโรงงาน
- ตรวจสอบมาตรการลดเสียงรบกวน
ระดับเสียงเครื่องจักรโดยทั่วไป
ตามประเภทอุปกรณ์
- มอเตอร์ไฟฟ้า: 70-85 เดซิเบลเอ
- ปั๊มหอยโข่ง: 75-90 เดซิเบลเอ
- พัดลม/โบลเวอร์: 80-100 เดซิเบลเอ
- กระปุกเกียร์: 75-95 เดซิเบลเอ
- คอมเพรสเซอร์: 85-105 เดซิเบลเอ
- เครื่องยนต์ดีเซล: 95-110 เดซิเบลเอ
สัญญาณรบกวนเป็นตัวบ่งชี้การวินิจฉัย
เสียงรบกวนที่เพิ่มขึ้น
- การเสื่อมสภาพของตลับลูกปืน (เสียงบด เสียงแหลม)
- การสึกหรอของเกียร์ (ความเข้มของเสียงหวีดเพิ่มขึ้น)
- ปัญหาการหล่อลื่น (เสียงเสียดทานเพิ่มขึ้น)
- ความหลวม (สั่น)
การเปลี่ยนแปลงลักษณะของเสียงรบกวน
- โทนสีใหม่ ๆ ปรากฏขึ้น
- การเปลี่ยนแปลงความถี่
- เสียงรบกวนเป็นระยะๆ
- ทั้งหมดบ่งชี้ถึงปัญหาที่กำลังพัฒนา
มาตรฐานการวัด
- มอก.61672: ข้อมูลจำเพาะเครื่องวัดระดับเสียง
- ISO 3744: การกำหนดกำลังเสียง
- ISO 1680: รหัสการทดสอบเสียงเครื่องจักร
- ANSI S12.19: การวัดเสียงเครื่องจักร
ระดับความดันเสียง แม้จะเป็นตัวชี้วัดด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก แต่ก็ให้ข้อมูลการวินิจฉัยที่มีค่าซึ่งสัมพันธ์กับสภาพทางกล การวัดเสียงช่วยเสริมการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ซึ่งบางครั้งอาจบ่งชี้การเสื่อมสภาพของตลับลูกปืนหรือเฟืองได้เร็วกว่า และเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการประเมินเครื่องจักรอย่างครอบคลุม โดยผสมผสานการสั่นสะเทือนทางกลเข้ากับการแผ่คลื่นเสียงเพื่อการประเมินสุขภาพอุปกรณ์อย่างครบถ้วน.