Rezime: Metoda akustičnom emisijom je relativno nova metoda, koja spada u metode ispitivanja materijala bez razaranja. Primjenom ove metode u ispitivanju materijala i konstrukcija, moguće je otkriti greške koje bi daljim propagiranjem mogle dovesti do ozbiljnog oštećenja materijala, te do smanjenja pouzdanost, kao i do gubitka integriteta konstrukcija. Otkriva pokrete defekata i zahtjeva naprezanje. Akustična emisija spada u grupu aktivnih ispitivanja, jer se signal generiše pri procesu i deformaciji, nastajanju i širenju greške. Ova metoda se koristi za otkrivanje grešaka u toku njihovog nastanka, i ne mogu se ponavljati.

Ključne riječi:. akustična emisija,ispitivanje materijala,senzor,deformacijski proces.

1. UVOD

Kontrola buke iz okoline ima dva osnovna cilja:

1) Da nas zaštiti u sadašnjosti od neugodnih zvukova koji nam smetaju i remete naše dnevne aktivnosti

2) Da nam u budućnosti obezbijedi kontrolu nivoa buke koji mogu smanjiti kvalitetu našeg životne sredine

Aktivnosti u kontroli buke uključuju:

- donošenje propisa koji ograničavaju proizvođenje buke na opremi koja se prodaje i koristi u našoj zajednici, koja utječe na lokaciju i tehnike građenja novih puteva i zgrada, zatim

- donošenje propisa koji ograničavaju proizvođenje buke na granicama imovina, te propisa koji reguliraju procedure prilikom leta aviona

Osnovna jedinica za mjerenje buke iz okoline, prema preporuci standarda ISO 1996/1, je dB(decibel), a ostali koncepti mjerenja koji su zasnovani na decibelu se koriste za pružanje kriterija jednog broja za opisivanje nominalne buke i predviđanja ljudske reakcije na vremenski uticaj buke.

1

2. BUKA IZ OKOLINE

Okolinska buka uključuje sve zvukove prisutne u okolini. Nivo okolne buke se može mjeriti u bilo kojem trenutku, ali će se mijenjati s vremenom u širokom dijapazonu, npr. sa prolaženjem kamiona ili aviona. Saobraćajna buka je veća u periodu oko podne nego oko ponoći a još veća tokom jutarnjih i večernjih sati, kada je obično gužva. Prema tome, decibel kao mjera koja opisuje samo trenutak vrlo malo govori o okolnoj buci.

Potpuna promjena buke kroz vrijeme se može, međutim, prikazati grafički, ali su takvi dijagrami glomazni i ne mogu se sažeti da lako stanu u izvještaje, a također su i teški za interpretaciju, što je dovelo do potrebe za jednostavnijim uređajima za opisivanje buke.

Jedan takav uređaj (deskriptor), preporučen od ISO 1996/1 je LAeq,T, koja ima razinu decibela ekvivalentnu energiji izvorne promjenljive buke za jedan te isti vremenski period.

LAeq,T je izvrstan kriterij za izučavaje dugoročnih dešavanja vezanih za okolnu buku. Međutim, on ne saopćava bilo kakvu mjeru promjena buke u okolini, što je također jako bitan faktor uzimajući u obzir ljudsku reakciju na takve promjene.

Da bi se prevazišao taj problem, ISO 1996/1 preporučuje mjerenje postotaka razine LAN,T to jest nivo decibela koji se povećao za neki postotak u datom vremenskom periodu. Ti postoci će nam pokazati minimalne i maksimalne nivoe buke. Oni se koriste na temeljnim studijima i u izjavama o utjecajima na okolinu, kako bi se zaštitili od novih autocesta i novih industrijskih postrojenja koji degradiraju akustičnu kvalitetu okoliša.

2.1 Naleti buke

Naleti buke se karakterišu njihovim kvalitetom prolaženja. Tipični primjeri su motocikli, kamioni, avioni, bušilice i sirene. (Slika 2.1)Njihov nivo buke izdvaja daleko iznad svih ostalih zvukova, a oni bez upozorenja prekidaju neke dnevne aktivnosti kao što su san, učenje, zabava, opuštanje i razgovor.

Slika 2.1 (1)

Državni propisi često garantuju dostupnost novijih i tiših automobilskih vozila ograničavanjem najvišeg dozvoljenog nivoa buke, kroz zakonodavstvo. Tada postavljanje

2

maksimalnih dozvoljenih radnih nivoa buke i osiguravanje da će se oni propisno održavati postaje odgovornost lokalnih vlasti. To podrazumijeva da zamjenski gumeni prigušivači moraju sačuvati nisku emisiju buke i da vozila moraju funkcionirati na taj način da ne proizvode višak buke.

Vazduhoplovna emisija buke se također kontroliše nacionalnim standardima, tako da se buka na aerodromima reguliše procedurama leta, kako bi se zaštitio maksimalan broj ljudi od buke nadlijetanja, pogotovo tokom noćnih sati. (Slika 2.2)

Slika 2.2 Nadlijetanje aviona (2)

2.2 Buka na granicama posjeda (imovina)

Propisi za buku na granicama imovina nas štite od ometanja od strane susjeda, industrijskih postrojenja, trgovačkih poduzeća i gradilišta.

Ti propisi su najkorisniji za periode večernjih sati i vikenda, kao i tokom ljetnog perioda kada su prozori otvoreni. Buka industrijskih postrojenja također može biti nadjačana bukom od saobraćaja radnim danima, međutim u večernjim satima i vikendom ta ista buka može biti vrlo uznemirujuća.

Također, ljudi drugačije reaguju na buku u različitom vremenskom periodu: prihvataju da komšija pali svoju kosilicu subotom ujutro, ali su užasno uznemireni ako ona radi nedjeljom popodne. (Slika 2.3)

Čisti, razgovijetni tonovi čak i manjom razinom zvuka mogu biti nepodnošljivi. Takve tonove možemo čuti kod transformatora struje, generatora, turbina itd.

Ograničenja emisije buke na granicama vlasništva se obično izražavaju u dB (A).

3

Slika 2.3 Uznemiravanje susjedstva (1)

2.3 Mjerenje decibela

Najrasprostranjenija mjera za okolnu buku je nivo decibela. Može se mjeriti sa običnim mjeračem zvuka ili sa mjeračem koji ima filter koji zvuk dovodi do nivoa prihvatljivom ljudskom uhu. Nivo decibela se koristi da opiše nivo zvuka ili nalete buke, a takđer se koristi za preračunavanje LAeq,T i LAN,T.

Okolna buka bi se trebala mjeriti sa mjeračem zvuka koji je podešen na „F“ (Fast – eng. brzo). Također bi se trebala mjeriti odstupanja razine buke, npr 54-58 dB(A).

4

Slika 2.4 Mjerač zvuka (1)

2.4 Statistička raspodjela amplitude

Ljudska reakcija ovisi o intervalu u kojem buka varira u datoj okolini. Dati LAeq,T, koji je umjeren i stalan, mi možemo smatrati podnošljivim, za razliku od nižih razina sa čestim prodorima buke.

Statistički deksriptor za buku koju varira je LAN,T, , to jest onaj nivo decibela koji se povećao za neki postotak u datom vremenu. Naprimjer , LA90, T se koristi za procjenu preostale pozadinske razine buke u okolini, dok se LA1, T ili LA10, T koristi za procjenu maksimalne razine. Kompletan asortiman LAN,T razine, poznat kao kumulativna distribucija, može se mjeriti direktno pomoću posebno dizajniranih mjerača razine buke ili analizatora razine buke.

5

2.5 Impulsna buka

Impulsna buka puno više utječe na ljudsko neraspoloženje nego sporiji nadolazeći zvukovi čak i kada obje vrste imaju isto čitanje na mjeraču zvuka postavljenom na tipku „F“. Uzrok tome je djelimično u njihovoj iznenadnoj pojavi. (Slika 2.5)

Neki nacionalni standardi za mjerenje okolinske buke zahtijevaju korištenje mjerača razine zvuka koji imaju i opciju "I" (Impuls) vrijeme određivanja vremena za procjenu izvora .

Slika 2.5 Impulsna buka (1)

6

2.6 Prolazeća buka

Ovakvu vrstu buke najčešće možemo sresti kod prolazećih vozila, aviona koji nadlijeću, itd. U većini slučajeva potrebno je mjeriti maksimalni nivo prolazeće buke. Međutim, to ništa ne govori o akustičnoj energiji takve buke što je također bitan faktor koji moramo uzeti u razmatranje. Da bi se riješio ovaj problem ISO 1996/1 preporučuje nivo izloženosti zvuku, što je mjera akustične energije kod prolazeće buke. Nivo izloženosti zvuku(SEL- Sound Exposure Level) se definira kao onaj nivo koji, u jednoj sekundi ima istu akustičnu energiju kao prolazeća buka.

Nivoi izloženosti zvuku nepovezanih događaja vezanih za prolazeću buku se mogu međusobno upoređivati jer su oni mjera akustične energije i kao takvi se mogu povezati na energetskoj osnovi kao normalni nivoi zvuka i onda jednostavno pretvoriti u vrijednost LAeq,T koji djeluje u bilo kojem vremenskom intervalu T.

SEL se može mjeriti direktno na određenim integriranim mjeračima zvuka ili na analizatoru nivoa buke.

2.7 Identificiranje čistih tonova

Kada su u spektru buke prisutni čisti tonovi, nivo decibela nije adekvatan da predvidi ljudsku reakciju jer čisti tonovi, pogotovo na višim frekvencijama, puno više ometaju dnevne aktivnosti čovjeka nego buka koja zauzima širi prostor.

Čisti tonovi su često prisutni kod zvukova koje proizvodi industrijska oprema kao što su kompresori, generatori električne energije, brzohodna mašinerija i energetski transformatori. Iako naše uši mogu detektovati istaknute čiste tonove u spektru buke, nije ih moguće kvantificirati samo sa mjeračem zvuka, moraju se koristiti filteri koji uzimaju u obzir trećinu oktava.

Neke okolinske regulacije za buku ograničavaju emisiju čistih tonova na granicama posjeda. Jedno pravilo za buku potvruje prisustvo čistih tonova ako njegova trećina oktave premašuje aritmetički prosjek od dva susjedna izvora.

Mjerenja na terenu se izvode sa mjeračem nivoa zvuka uz dodatak filtera trećine oktava(One-Third Octave Band Filters).

7

2.8 Analiza oktava

Lokalne vlasti često moraju surađivati sa lokalnim industrijskim postrojenjima i industrijom u općem slučaju u analizi različitih prijedloga za kontrolu buke. Također moraju surađivati sa konstrukterima zgrada kako bi se uvjerili da će stanovi bili izolirani, kako od vanjske buke tako i međusobno od susjednih stanova.

Analiza frekvencije opsega oktava je neophodna da bi se istražio izvor buke i predvidjele nužne izolacione karakteristike i kako bi se mjerila redukcija buke između zajedničkih zidova susjednih stanova. Analiza opsega oktava je također neprocjenljiva kada se trenutni sistem kontrole buke mora prepraviti jer će pomoći u definiranju minimalnih modifikacija potrebnih sistemu kako bi zadovoljio zahtjeve.

2.9 Terenska oprema i dodaci

Kada se mjeri buka na otvorenom, trebaju se poduzeti mjere predostrožnosti protiv vjetra koji može proizvesti čudne zvukove doprijevši do mikrofona. Prikladno vjetrobransko staklo može oklopiti mikrofon kako bi se ovo spriječilo. Vjetrobranska stakla se trebaju koristiti kad god primijetimo povjetarac ili kada ih standardne procedure podrazumijevaju. Ona također štite mikrofon od prašine i prljavštine.

Slika 2.6 Terenska oprema (2)

Kada se mjerenja na otvorenom moraju odigravati u više nego vlažnim uvjetima onda se moraju koristiti mikrofoni sa opremom za smanjenje vlažnosti zraka. Ako se mjerenja

8

moraju raditi u kišnim uslovima, onda na mikrofonu mora biti ugrađen oklop protiv kiše. Elektronski uređaji, u najčešćim slučajevima analizator nivoa buke se moraju postaviti u sklonište koje ih štiti od vremenskih uvjeta i priključiti na mikrofon preko produžnog kabla. Efekti drugih utjecaja okoline se mogu smatrati zanemarivim.

2.9.1 Modularni mjerač nivoa zvuka

Mjerači nivoa zvuka o kojima je bilo govora na prethodnim stranama se mogu okarakterisati kao namjenski instrumenti sa nepromjenljivim mogućnostima. Modularni mjerač zvuka, s druge strane, se može podvrgnuti elektroničkim "firmware" promjenama koje mogu odgovarati različitim zahtjevima mjerenja. Ovo se radi biranjem prikladnog modula primjene koji ima određeni set instrukcija i može se ubaciti u firmware instrumenta. Također je omogućena i odgovarajuća promjena na prednjoj ploči.

Slika 2.7 Modularni mjerač nivoa zvuka (3)

9

2.9.2 Analizator nivoa buke

Široko je poznato da uznemirujući element buke ne zavisi samo od spektra i energije, već i od svoje nestalne prirode. Zbog toga su potrebne statističke analize kako bi se utvrdili nivoi buke koje su premašene za dati procenat, to jest procentualne nivoe LAN,T.

Analizator nivoa buke je prenosivi uređaj osmišljen za mjerenje i analizu okolinske buke, buke na aerodromima, u saobraćaju ili bilo koje druge vrste buke gdje je korisno imati statističke podatke.

Ovaj instrument je također koristan za mjerenje ekvivalentnog trajnog nivoa (LAeq,T), nivoa izloženosti zvuku(SEL), nivo zagađenosti bukom(NPL), indeks saobraćaja buke(TNI), prosječni nivo zvuka u toku 24 sata(DNL) i ekvivalentni nivo buke zajednice(CNEL) na određenim intervalima.

Slika 2.8 Analizator nivoa buke (3)

10

A/D pretvarači

A/D pretvarači (A/D konvertori), su analogno digitalni uređaji koji analogne podatke pretvaraju u digitalni skup podataka. Takav digitalizirani AE signal, koji prođe filtere frekvencija, se zapisuje na računalo te se kasnije koristi u obradi podataka.

Slika 2.9 Šematski prikaz opreme za ispitivanje akustičnom emisijom (3)

2.9.3 Magnetofoni

Uloga magnetofona se promijenila tokom godina. Manje su neophodni nego prije za privremeno spremanje signala jer je oprema za analizu kao što su analizatori nivoa buke, modularni mjerači nivoa zvuka i ostali dostupna kao kompaktna oprema na baterije za direktna mjerenja na terenu.

11

Slika 2.10 Magnetofon (2)

Područje primjenePračenje zavara – za vrijeme procesa zavarivanja, temperaturne promjene indukuju napon između zavara i osnovnog materijala. Ovi naponi su često oslabljeni toplotnom obradom zavara. U nekim slučajevima kaljenje zavara nije moguće i dolazi do manjih pucanja. Ispitivanje zavarenog spoja već 30 - 60 minuta poslije zavarivanja omogućava otkrivanje pukotina u zoni uticaja toplote. Ove pukotine se teško mogu otkriti drugim metodama

Slika 2.11 Primjena akustične emisije u konstantnim zavarima (3)

12

Mostovi – mostovi sadrže mnogo zavara, spojnica i veza, i kombinaciju opterećenja i prirodnih faktora koji teško utiću na oštećenje mehanizama kao što su pucanje usljed zamora i stanjivanje metala za vrijeme korozije. Mostovi dobijaju vizuelni pregled svake dvije godine i kada je oštećenje primjećeno. Akustična emisija se koristi za pregled mostova, jer može kontinuirano prikupljati podatke i otkrivati promjene koje mogu uzrokovati oštećenje, bez zahtjeva za zatvaranje trake za automobile na mostu, ili zatvaranje mosta. Ustvari, tok saobraćaja se obično koristi kao opterećenje ili napon za AE testiranje.

Slika 2.12 Primjena akustične emisije u ispitivanju mostova (3)

13

3. ZAKLJUČAK

Prvi korak u bilo kojem programu kontrole buke je imati tehnički kvalifikovanu osobu koja će slijediti norme, bilo lokalne ili nacionalne. Te norme se moraju kretati u nekom razumnom intervalu, podnošljivom ljudskom uhu. Zato se mora imati adekvatan plan za obuku tog osoblja koje će biti povezane sa projektom poboljšanja normi za buku.

Te norme bi trebale pokrivati pitanja vezana za buku vozila, industrijskih postrojenja ili bilo koje druge buke koja ometa redovne aktivnosti. Norme za buku moreju definisati lokaciju mjerenja, maksimalne dozvoljene nivoe buke i intervale i frekvencije na koje je podešen mjerač nivoa zvuka.

Osim provođenja normi, potrebna su i neka planiranja kako buka ne bi ometala ljude u njihovim dnevnim aktivnostima. Jedna od njih su planiranja gradnje stambenih objekata. Tako naprimjer, ovim planiranjem bi se mogla spriječiti gradnja zgrada u blizini aerodroma ili nekog drugog izvora buke kojeg je nemoguće pomjeriti. I za to, naravno, moraju postojati neki zakoni i norme, na kolikoj udaljenosti od takvih mjesta je dozvoljena gradnja itd.

Zakoni bi se trebali smišljati na nivou države, te biti na visokom nivou organizacije i preciznosti, kako bi se izbjegli trajni nerješivi problemi i kako bi borba u vezi sa prekomjernom bukom bila uspješna.

14

4. LITERATURA

(1) http://cafefoundation.org/v2/pdf_tech/Noise.Technologies/ PAV.Environ.Noise.B&K.pdf

(2) http://www.eolss.net/sample-chapters/c05/E6-08-02-05.pdf (3) http://www.automatika.rs/baza-znanja/senzori/kapacitivni-senzor.html

15