Äänitasomittarin prototyypin toteutus droonilla suoritettaviin ympäristömelumittauksiin

Abstract

Melu on WHO:n mukaan maailman toiseksi pahin ilman välityksellä leviävä terveydelle haitallinen saaste PM2.5 pienhiukkasten jälkeen. Melu aiheuttaa sydän- ja verisuonitauteja, unihäiriöitä, masennusta ja tarkkaavaisuushäiriöitä. Melumittaaminen on täten tärkeää melun kiistattoman haitallisuuden vuoksi, jotta elinympäristöstä voidaan toteuttaa viihtyisä ja terveellinen. Melua mitataan äänitasomittareilla, jotka ovat desibelimittarin tapaisia mittalaitteita, jotka mittaavat ilmanpaineen vaihtelua eli ääntä. Perinteisin keinoin melumittaaminen vaikeasti tavoiteltavista melulähteistä, kuten savupiipuista, on aikaa vievää ja kallista. Ratkaisuna ongelmaan äänitasomittari sijoitetaan miehittämättömään ilma-alukseen eli drooniin. Droonin avulla äänitasomittarin sijoittaminen on helppoa lähes mihin tahansa. Drooniavusteisiin melumittauksiin ei ole saatavilla äänitasomittareita, joten sellainen tulee suunnitella.

Melumittaamiseen droonilla liittyy ilmiselvä ongelma, drooni itsessään aiheuttaa merkittävän melun, joka häiritsee melumittausta. Ongelman ratkaisemiseksi opinnäytetyötä tehtäessä keksittiin menetelmä ja laite, jolla ongelma voidaan ratkaista. Keksinnölle haetaan patenttia.

Opinnäytetyössä perehdyttiin ääneen, meluun, melumittaukseen ja etenkin melumittaamiseen droonilla, sillä se on uusi konsepti. Tämän jälkeen suunniteltiin ja valmistettiin äänitasomittarimoduulin prototyyppi Aeromon BH-12 päästöjen mittalaitteeseen. Tavoitteena oli saavuttaa joitain IEC 61672-1:2013 -standardissa määriteltyjä luokan 1 laitteen teknisiä ominaisuuksia, etenkin taajuusvasteen ja ekvivalentin äänitason laskennan osalta. Lopuksi mittaria testattiin usealla eri testillä. Mittaria verrattiin kaupalliseen äänitasomittariin. Testeissä mittarin todettiin toimivan standardin mukaisesti taajuusvasteen osalta. Ekvivalentin äänitason mittaustulokset erosivat mittalaitteiden välillä, mutta tästä ei voida tietää kumpi laitteista oli oikeassa. Äänitasomittarin toteutus onnistui näin ollen hyvin.

According to the World Health Organization, noise is the world’s second most harmful airborne emission, only after PM2.5 particulates. Noise causes cardiovascular diseases, sleep disorder, depression and negative economic impacts. Noise measuring is important, due to the undoubtedly harmful nature of noise. Noise is measured with a sound level meter (SLM), which is a decibel meter like device. SLM’s measure fluctuations in air pressure, known as sound. Measuring noise from difficult to reach sources such as smokestacks is difficult and costly in the known art of sound measuring. A SLM is attached to a drone, to overcome these difficulties. With a drone it is easy to position SLM’s almost anywhere. Currently there are not any SLM’s available that would be suitable for drone operated measurements, therefore one must be designed.

There is an obvious issue with drone operated noise measuring. The drone itself causes significant noise, which compromises the noise measurement. A method and apparatus were invented to solve this issue. The invention has a patent pending.

In this thesis, a quick overview was taken to sound, noise and noise measuring. Especially drone operated noise measuring was researched, as it is a new concept. After this an SLM-module for Aeromon BH-12 emission measuring device was designed, manufactured and tested. The goal was to comply with some of the requirements for a class 1 device defined in the IEC 61672-1:2013 -standard. Especially the frequency responses of the frequency weightings and equivalent sound pressure level calculation’s accuracy had to comply with the standard. In the end, the SLM was tested with various test, and compared with a standard SLM. In the tests, the SLM proved to meet the set requirements, regarding the frequency weightings. The equivalent sound pressure level results differed between the SLM’s. However, one cannot know which of the devices was right. Therefore, the SLM prototype made in the thesis was a success.