Determination of Sound Power Levels using Sound Intensity

Abstract

This thesis is a study in the determination of sound power levels of noise sources by using the sound intensity method. The sound intensity method is suitable when the measurements are carried out in field conditions where the acoustical environment varies. The sound intensity method, for sound power applications, is regarded as less sensitive to background noise than sound pressure measurements, and therefore requires less special test facilities. This thesis also deals with acoustics in general, basic concepts of sound and noise, are introduced and studied. The practical usage of the sound intensity method is introduced, by carrying out measurements in a reverberant chamber on two sound sources, each with different directivity pattern. By this arrangement in the given environment, the influence of background noise on the determination of sound power levels of noise sources by using the sound intensity method, could be studied and evaluated. As a part of this thesis, a software application for measurement data analysis has been developed. The application was created with the C++ language in a programming workbench named MicroSoft Visual Studio 2008. In order for the software to be able to read from the binary measurement data files, relevant data properties were obtained by mapping these files by hex editing. In the end, proposals for future investigation of the sound intensity method, and for further development of computer software applications, for acoustic analysis, have been given.

Opinnäytetyössä tutkitaan äänitehotasojen määrittäminen ääniintensiteettimenetelmällä. Intensiteettimenetelmä sopii hyvin kenttämittauksille erilaisissa akustisissa ympäristöissä. Äänitehotasojen määrittäminen ääniintensiteettimenetelmällä on yleisesti pidetty vähemmän herkkää taustamelulle kuin äänipainemenetelmää ja näin ollen vähemmän akustiikkaan liittyviä vaatimuuksia asetetaan mittausympäristölle. Opinnäytetyössä käsitellään myös akustiikkaa yleisellä tasolla. Intensiteettimenetelmän käytön tutkimista varten, suoritettiin kaiullisessa tilassa, äänitehotasojen määrittäminen kahdelle erityppisille äänilähteelle. Taustamelun vaikutus äänitehotasoihin ja mittaustarkkuuteen tutkittiin määrittämällä äänilähteiden äänitehotasot kahdessa erilaisessa tilanteessa, ensin yksin ja myöhemmin toisen äänilähteen vaikutuksen alaisena. Työn yhtenä osana on C++-ohjelmointikielellä MicroSoft Visual Studio 2008- ympäristöön toteutettu tietokonesovellus akustisten mittaustuloksien analysointia varten. Mittaustulokset tiedostoissa olivat binäärisessä muodossa, joten niitä kartoitettiin ensin hex editorilla. Lopuksi annetaan ehdotuksia uusiin tutkimuksiin ja parannuksia tietokonesovellukselle.

Detta lärdomsprov är en studie av ljudintensitetsmetoden för bestämning av ljudeffektnivåer. Metoden är användbar för fältmätningar i olika akustiska miljöer. Ljudintensitetsmetoden för bestämning av ljudeffektnivåer anses allmänt som mindre känslig för bakgrundsljud än ljudtrycksmetoden. I lärdomsprovet behandlas även grundläggande kunskaper och begrepp inom akustiken. För att undersöka och utvärdera metodens användning i praktiken, utfördes bestämning av ljudeffektnivåer för två olika ljudkällor i ett mätrum med lång efterklangstid. De två ljudkällorna hade olika akustiska egenskaper med avsikt på riktningen för den ljudenergi som utstrålas. Ljudeffektnivåerna bestämdes för ljudkällorna både utan och med bakgrundsljud genererat av den andra ljudkällan. Som en del av lärdomsprovet har ett datorprogram skapats för analys av akustiska mätdata. Datorprogrammet har utvecklats med C++-programmeringsspråket MicroSoft Visual Studio 2008. Datorfiler med mätdata sparade i binär form, kartlades med hex editering. Till sist ges förslag om akustiska undersökningar och förbättringsförslag för ytterligare utveckling av datorprogrammet.