Medição de potência sonora segundo a ISO 3744 com o OpenTest

Ao abrigo de regulamentos como a Diretiva de Ruído de Máquinas da UE, cada vez mais produtos - desde brinquedos e ferramentas elétricas até equipamentos de TI - são obrigados a declarar o seu nível de potência sonora nas etiquetas e na documentação, em vez de simplesmente afirmar que são "suficientemente silenciosos".

Para dispositivos típicos de escritório, como computadores portáteis, o ruído em vazio situa-se frequentemente em torno de 30 dB(A), enquanto o funcionamento em carga máxima pode aproximar-se de 40 dB(A). Estes valores são geralmente obtidos a partir de medições de potência sonora efetuadas de acordo com a ISO 3744 e normas relacionadas.

Pressão sonora vs. potência sonora

Uma fonte de ruído emite potência sonora, enquanto o que medimos com um microfone é a pressão sonora.

A pressão sonora varia com o tamanho da sala, a reverberação e a distância ao microfone, enquanto a potência sonora é a própria "energia de ruído" da fonte e não muda com a instalação ou o ambiente. Isto torna a potência sonora uma métrica melhor para a especificação do ruído externo de produtos.

Em termos simples:

• A potência sonora é a causa - a energia emitida pela fonte (unidade: W / dB);
• A pressão sonora é o efeito - o nível de pressão sonora que ouvimos e medimos (unidade: Pa / dB).

A ISO 3744 define como fazer isto num "campo livre essencial sobre um plano refletor": dispõem‑se microfones em torno da fonte numa superfície de medição envolvente, medem‑se os níveis de pressão sonora nessa superfície e, em seguida, aplicam‑se correções e cálculos especificados para obter níveis de potência sonora estáveis e comparáveis.

Dispositivo em teste: um computador portátil de uso diário

Assumimos que o nosso DUT é um computador portátil de 17 polegadas para escritório. O objetivo é determinar o seu nível de potência sonora ponderado em A em diferentes condições de funcionamento (em vazio, carga típica de escritório, carga máxima), a fim de:

• Comparar diferentes conceções de dissipação térmica e estratégias de controlo das ventoinhas;
• Fornecer dados normalizados para documentação do produto ou conformidade;
• Fornecer dados de referência para engenharia da qualidade sonora (por exemplo, se o ruído da ventoinha é ou não incómodo).

O ambiente de ensaio é uma câmara semi-anecoica com um piso refletor. O computador portátil é colocado sobre o plano refletor e são definidas várias posições de microfone em seu redor (utilizando uma armação hemisférica ou uma grelha regular). No conjunto, a instalação satisfaz os requisitos da ISO 3744 para a superfície de medição e o ambiente.

Sistema de medição: módulo de potência sonora SonoDAQ Pro + OpenTest

Do lado do hardware, utilizamos o SonoDAQ Pro em conjunto com microfones de medição, dispostos em torno do computador portátil de acordo com a norma.

O OpenTest liga‑se ao SonoDAQ através do protocolo openDAQ. No interface de configuração de canais, seleciona os canais a utilizar e configura parâmetros como a sensibilidade e a taxa de amostragem.

Da norma à plataforma: por que usar o OpenTest para potência sonora?

O OpenTest é a plataforma de próxima geração da CRYSOUND para ensaios acústicos e de vibração. Suporta três modos - Measure, Analysis e Sequence - cobrindo tanto laboratórios de I&D como ensaios repetitivos em produção.

Para aplicações de potência sonora, o OpenTest implementa uma solução baseada em pressão sonora totalmente compatível com a ISO 3744 (método de engenharia) e que também abrange a ISO 3745 (método de precisão) e a ISO 3746 (método de inspecção). Pode selecionar de forma flexível a classe de ensaio de acordo com o ambiente de teste e os requisitos de exatidão. A plataforma inclui modelos dedicados de relatórios de potência sonora que geram diretamente relatórios conformes com as normas, evitando trabalho manual repetido em Excel.

Do lado do hardware, o OpenTest liga‑se a dispositivos de aquisição de dados de múltiplas marcas através de openDAQ, ASIO, WASAPI e NI-DAQmx, permitindo a gestão unificada dos sistemas CRYSOUND SonoDAQ, RME, NI e outros. Desde alguns canais para verificação até grandes matrizes de microfones, tudo pode ser tratado numa única plataforma de software.

Três passos: executar um fluxo de trabalho normalizado de potência sonora ISO 3744

Passo 1: Configuração de parâmetros e preparação do ambiente

Depois de criar um novo projeto no OpenTest:

1. Na vista de configuração de canais, selecione os canais de microfone a utilizar e configure a sensibilidade, a taxa de amostragem, a ponderação em frequência e outros parâmetros.
2. Mude para Measure > Sound Power e defina os parâmetros de medição:
   • Método de ensaio e parâmetros relacionados com a superfície de medição;
   • Disposição das posições dos microfones;
   • Tempo de medição;
   • Outros parâmetros correspondentes à ISO 3744.

Este passo converte, na prática, as cláusulas da norma num modelo de cenário OpenTest reutilizável.

Passo 2: Medir primeiro o ruído de fundo e depois o ruído de funcionamento

De acordo com a ISO 3744, deve medir os níveis de pressão sonora na mesma superfície de medição com o dispositivo desligado e com o dispositivo em funcionamento, para poder efetuar as correções de ruído de fundo.

No OpenTest, isto é implementado como duas operações bem definidas:

• Aquisição de ruído de fundo
  Clique no ícone de aquisição de ruído de fundo na barra de ferramentas. O OpenTest regista o ruído ambiente durante o tempo pré‑definido.
  • No método de inspecção, o OpenTest atualiza o LAeq de cada canal uma vez por segundo; nos métodos de engenharia e de precisão, atualiza o LAeq de cada banda de 1/3 de oitava uma vez por segundo.
• Aquisição de ruído de funcionamento
  Após a aquisição do ruído de fundo, clique no ícone Test. O OpenTest irá:
  a. Registar o ruído de funcionamento do computador portátil durante o tempo pré‑definido;
  b. Atualizar, uma vez por segundo, os níveis de pressão sonora em tempo real;
  c. Armazenar automaticamente a execução como um conjunto de dados para reprodução e comparação posteriores.

Passo 3: De múltiplas medições a um relatório normalizado

Depois de completar várias condições de funcionamento (por exemplo: em vazio, trabalho típico de escritório, carga máxima):

• Na vista de conjuntos de dados, selecione os registos que pretende comparar e sobreponha‑os para observar as diferenças de potência sonora sob diferentes condições;
• No Data Selector, clique no ícone de guardar para exportar os ficheiros de forma de onda correspondentes e as tabelas de dados em CSV para processamento adicional ou arquivo;
• Clique em Report na barra de ferramentas, preencha as informações do projeto e do dispositivo, selecione os conjuntos de dados a incluir, ajuste gráficos e tabelas e exporte um relatório em Excel com um só clique.

O relatório inclui as condições de medição, a descrição da superfície de medição, os níveis de potência sonora por banda ou ponderados em A, as correções de fundo e outras informações essenciais. Pode ser utilizado diretamente para revisões internas ou submissões a entidades reguladoras/clientes, seguindo a mesma lógica de outras soluções padronizadas de relatório de potência sonora.

De um único ensaio num computador portátil a uma plataforma reutilizável de potência sonora

Realizar um ensaio de potência sonora segundo a ISO 3744 num computador portátil é apenas um exemplo. Mais importante ainda:

• O cenário padronizado do OpenTest pode ser clonado para impressoras, eletrodomésticos, ferramentas elétricas e muitos outros produtos;
• As matrizes de microfones multicanal e o hardware SonoDAQ podem ser reutilizados entre projetos dentro da mesma plataforma;
• O fluxo de trabalho de ensaio e o formato de relatório ficam "bloqueados" pelo software, tornando mais fácil a transferência, revisão e auditoria entre equipas.

Se está a criar ou a atualizar a capacidade de medição de potência sonora, considere utilizar a ISO 3744 como espinha dorsal e o OpenTest como a plataforma que liga o ambiente, a aquisição, a análise e o reporte numa cadeia repetível - para que cada ensaio seja claramente rastreável e mais facilmente transformado de uma experiência pontual num ativo de engenharia.

Visite www.opentest.com para saber mais sobre as funcionalidades do OpenTest e as soluções de hardware, ou contacte a equipa da CRYSOUND preenchendo o formulário "Get in touch" abaixo.