Werking decibelmeter

Decibelmeter

Een decibelmeter, ook wel geluidsmeter genoemd, is een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om geluidsniveaus in de omgeving te meten en te registreren. Het meet de intensiteit of het volume van geluid in decibels (dB), een eenheid die wordt gebruikt om geluidsniveaus te kwantificeren. Decibelmeters worden vaak ingezet voor verschillende doeleinden, waaronder:

Geluidsmonitoring: Ze worden gebruikt om geluidsniveaus te meten in diverse omgevingen, zoals industriële werkplekken, bouwplaatsen, stadsgebieden, en zelfs in woningen. Dit helpt bij het beoordelen van geluidsoverlast en zorgt ervoor dat geluidsnormen worden nageleefd.
Gehoorbescherming: In lawaaiige omgevingen kunnen decibelmeters worden gebruikt om het geluidsniveau te meten en ervoor te zorgen dat werknemers en andere mensen die aan geluid worden blootgesteld, de juiste gehoorbescherming dragen om gehoorbeschadiging te voorkomen.
Akoestisch onderzoek: Geluidsmetingen worden uitgevoerd bij akoestisch onderzoek om de geluidskwaliteit te beoordelen, bijvoorbeeld in concertzalen, theaters en opnamestudio's.
Milieubewaking: Decibelmeters worden gebruikt om geluidsoverlast in de omgeving te meten en te evalueren, vooral in stedelijke gebieden waar regelgeving inzake geluidsniveaus van kracht is.
Wetshandhaving:Ze worden gebruikt door wetshandhavingsinstanties om geluidsovertredingen te controleren en te handhaven.
Decibelmeters bevatten vaak een microfoon om het geluid op te vangen en elektronica om de gemeten geluidsintensiteit in decibels weer te geven op een scherm. Ze kunnen ook gegevens opslaan voor later gebruik of analyse. Het correct meten van geluidsniveaus is essentieel om geluidsoverlast te verminderen, de veiligheid te waarborgen en te voldoen aan wettelijke voorschriften met betrekking tot geluid.

Aan welke eisen moet een decibelmeter voldoen?

Een decibelmeter moet voldoen aan specifieke normen en specificaties om nauwkeurige en betrouwbare geluidsmetingen te kunnen uitvoeren. Deze normen worden bepaald door organisaties zoals de International Electrotechnical Commission (IEC) en de American National Standards Institute (ANSI). Hier zijn enkele belangrijke normen waaraan een decibelmeter moet voldoen:

IEC 61672 (voorheen IEC 60651 en IEC 60804): Dit is een internationale norm die de eisen en specificaties voor elektro-akoestische meetinstrumenten, waaronder geluidsniveaumeters (decibelmeters), definieert. De norm beschrijft zowel de prestatie-eisen als de procedures voor kalibratie en controle.
ANSI S1.4: Deze norm, ontwikkeld door ANSI (American National Standards Institute), legt de eisen vast voor precisiegeluidsniveaumeters en kalibratoren. Het behandelt zaken als frequentierespons, nauwkeurigheid, meetbereik en kalibratieprocedures.
Type-normen (Type 1 en Type 2): Decibelmeters worden vaak geclassificeerd als Type 1 of Type 2 op basis van hun nauwkeurigheid en prestaties, zoals gespecificeerd door normen zoals IEC 61672. Type 1-decibelmeters bieden over het algemeen een hogere nauwkeurigheid en worden vaak gebruikt voor veeleisende metingen, terwijl Type 2-decibelmeters geschikt zijn voor algemene metingen.
Kalibratienormen: Decibelmeters moeten periodiek worden gekalibreerd volgens specifieke normen om ervoor te zorgen dat ze nauwkeurige metingen blijven leveren. Kalibratielaboratoria volgen internationale normen, zoals ISO 17025, voor de kalibratie van meetinstrumenten, waaronder decibelmeters.

Het is belangrijk om een decibelmeter te selecteren die voldoet aan de relevante normen en specificaties die van toepassing zijn op uw specifieke toepassing. Dit zorgt ervoor dat de metingen betrouwbaar zijn en voldoen aan de wettelijke voorschriften of industrienormen die voor uw toepassing van belang zijn. Bovendien moet u ervoor zorgen dat de decibelmeter regelmatig wordt gekalibreerd om de nauwkeurigheid te behouden.

Geluidsmeters worden onder andere toegepast in de volgende situaties:

in de werkomgeving, om bijvoorbeeld te bepalen of normen voor arbeidsomstandigheden worden overschreden;
in de woonomgeving, om te beoordelen of er overlast kan optreden door geluid van wegen, spoorlijnen, industrie, luchtvaart, etc.;
bij horeca, om de hinder voor de omgeving te beperken;
bij muziekoptredens of disco's, housepartys e.d., om te zorgen dat het publiek geen gehoorschade krijgt door te harde muziek.

Onderdelen van een geluidsmeter

Een decibelmeter, ook wel een geluidsniveaumeter genoemd, bevat verschillende belangrijke onderdelen die samenwerken om geluidsniveaus te meten en te registreren. Hier zijn de belangrijkste onderdelen van een typische decibelmeter:

Microfoon: De microfoon is het sensoronderdeel van de decibelmeter dat het geluid uit de omgeving opvangt. Deze microfoon heeft een specifieke frequentierespons die overeenkomt met het menselijk gehoor, meestal A- of C-gewogen, om een representatieve meting van het geluid te verkrijgen.
Voorversterker: De microfoonsignalen worden versterkt door een voorversterker om ze geschikt te maken voor verdere verwerking. Dit versterkte signaal wordt vervolgens naar de verwerkingseenheid gestuurd.
Verwerkingseenheid: Dit deel van de decibelmeter bevat elektronica voor het berekenen en weergeven van geluidsniveaus in decibels (dB). Het omvat vaak een digitale signaalprocessor (DSP) die het ingangssignaal analyseert en filtert om het juiste geluidsniveau te bepalen volgens de geselecteerde meetinstellingen.
Display: Het display toont het gemeten geluidsniveau in decibels. Moderne decibelmeters hebben vaak digitale displays die het geluidsniveau in real-time weergeven. Sommige modellen hebben ook grafische displays om de trend van geluidsniveaus in de tijd te laten zien.
Bedieningsknoppen: Decibelmeters zijn voorzien van bedieningsknoppen waarmee de gebruiker meetinstellingen kan aanpassen, zoals de meettijdconstante (fast, slow), de meetbereiken en de frequentieweging (A, C, of Z).
Geheugen: Veel decibelmeters hebben geheugenopslag voor het vastleggen van metingen over een bepaalde periode. Dit is handig voor het documenteren en analyseren van geluidsniveaus.
Stroomvoorziening: Decibelmeters worden gevoed door batterijen of door een externe stroombron, zoals een AC-adapter.
Gehoorbescherming: Sommige decibelmeters zijn voorzien van een hoofdtelefoonaansluiting waarmee de gebruiker het geluid in real-time kan beluisteren om te beoordelen wat wordt gemeten.
Kalibratiepoort: Dit is een opening waardoor een kalibratiesignaal kan worden toegevoerd om de nauwkeurigheid van de decibelmeter te controleren en, indien nodig, aan te passen.

Het ontwerp en de specificaties van decibelmeters kunnen variëren afhankelijk van het beoogde gebruik en de precisievereisten. Het is belangrijk om een decibelmeter te kiezen die geschikt is voor uw specifieke toepassing en die voldoet aan de geldende normen en voorschriften.

Het geluidsniveau

Het niveau dat door een geluidsniveaumeter wordt bepaald is een logaritmische maat, de logaritme van de verhouding tussen de actuele geluidsdruk en een internationaal vastgestelde referentiedruk volgens onderstaande formule:

Lp = 20 . 10log (p / 0,00002) dB

In deze formule is:

p de geluidsdruk in Pascal (Pa) en
het getal 0,00002 (2 x 10-5) de referentiedruk in Pascal.

De referentiedruk is gebaseerd op de gehoordrempel van een mens, die gemiddeld bij 1000 Hz de genoemde waarde heeft. Het geluidsniveau bij deze referentiedruk is derhalve per definitie 0 dB.

Aflezen van het geluidsniveau

Op de meeste geluidsmeters kan direct het maximum of piek-niveau afgelezen worden. Dit is namelijk met de eenvoudigste (dus goedkoopste) geluidmeetapparatuur mogelijk. Voor de menselijke beleving van geluid, of om de totale geluidenergie te meten, is echter het "kwadratisch gemiddelde" (rms = root mean square) niveau over de tijd belangrijker. Als gedurende een bepaalde tijd wordt gemeten, geeft het piekniveau de hoogste waarde; het maximum is lager en het gemiddelde (rms) niveau is het laagst.

Normen en kalibratie

De prestaties van geluidsmeters zijn gestandaardiseerd in internationale normen van de IEC. Er zijn twee klassen van nauwkeurigheid voor geluidmeters, namelijk klasse 1 en 2. De klasse-1-meters zijn geschikt voor nauwkeurige metingen, voor in een laboratorium of voor het vaststellen of de geluidsproductie voldoet aan wettelijke eisen of aan milieueisen. De klasse-2-meters zijn minder nauwkeurig, maar kunnen gebruikt worden om een indicatie te krijgen van het geluidsniveau. De meetfouten bij de klasse 1 en 2 meters zijn ±1 dBA en ±2 dBA respectievelijk. Klasse-1-meters zijn aanzienlijk duurder dan klasse-2-meters.

Om de nauwkeurigheid van de geluidsmeters te waarborgen, moeten deze regelmatig gekalibreerd worden. Tevens dient vlak voor de meting de werking van het apparaat gecontroleerd te worden met behulp van bijvoorbeeld een pistonfoon.

In de microfoon wordt de wisselende geluidsdruk die op het membraan van de microfoon terechtkomt, omgezet in een elektrische spanning. Voor het meten van geluid wordt altijd een integratietijd gebruikt, om het tijdsignaal uit de microfoon om te zetten naar een RMS-waarde, gemiddeld over een tijdspanne. De IEC heeft drie integratietijden gestandaardiseerd:

slow (1 seconde)
fast (125 milliseconden)
impulse (35 milliseconden). Deze wordt weinig gebruikt, omdat het zelfs voor schietlawaai te snel is.

Typekeur van geluidsniveaumeters (Pattern approval)

Een van de moeilijkste vragen bij de keuze van een geluidsniveaumeter is “Hoe weet je dat deze voldoet aan de geclaimde standaard?” De IEC 61672, deel 2 tracht dit te beantwoorden door het concept van de typekeur. Een fabrikant dient instrumenten voor te leggen aan een nationaal laboratorium dat een van de meters test. Als deze test overeenkomt met wat opgegeven is, geeft het laboratorium een formele typekeur af. Als de meest gebruikelijke (en strengste) keuring wordt die van PTB in Duitsland beschouwd (Physikalisch-Technische Bundesanstalt). Als een fabrikant niet ten minste één exemplaar van het model kan laten zien dat een dergelijke typekeur heeft, is er gegronde reden voorzichtig te zijn. De kosten voor de genoemde typekeur zijn zodanig hoog dat geen enkele fabrikant zijn complete range meters voor keuring zal aanbieden. Het gebruik van een foute ‘meter’ kan tot gehoorschade leiden wegens mogelijke meetfouten. Zelfs de meest nauwkeurige typegekeurde geluidsniveaumeters dienen geregeld gecontroleerd te worden op gevoeligheid; dit is wat de meeste mensen ‘kalibratie’ noemen. Om de gevoeligheid te controleren geeft PTB ook typekeur af voor geluidsniveaukalibratoren volgens de IEC 60942:2003 norm. In april 2008 zijn de eerste commerciële units formeel typegekeurd, zowel Klasse 1 als Klasse 2, met keuringsnummer PTB-1.61.4028829. Deze kalibratoren bestaan uit een computergestuurde generator met extra sensoren voor de correctie van vochtigheid, temperatuur, batterijvoltage en statische druk. De output van de generator wordt gevoed door een transducer in een opening van ½ inch waarin de microfoon van de geluidsniveaumeter wordt geplaatst. Het akoestische geluidsniveau dat wordt gegenereerd is 94 dB (1 Pa) bij een frequentie van 1 kHz, waarbij alle frequentiewegingen dezelfde gevoeligheid hebben.

Frequentie weging

Geluidsniveaumeters bevatten vaak een filter om een weging op de verschillende frequenties uit te voeren. Gebruikelijk is vooral de A-weging. Daarnaast zijn de B-weging en de C-weging internationaal gedefinieerd.