Case Study đo tiếng ồn phát ra từ máy tính xách tay

Để đảm bảo sức khỏe và sự an toàn của người tiêu dùng và người sử dụng, các nhà sản xuất của hầu hết mọi loại máy móc hoặc thiết bị đều phải tuân theo các quy định quốc tế, ví dụ như Chỉ tiêu về tiếng ồn và máy móc của EU (2006/42/EC) ( Noise and machinery directive of EU (2006/42/EC), đo lường và công bố công suất âm thanh của chúng. sản phẩm - bất cứ thứ gì từ đồ chơi, máy in và đồ gia dụng đến dụng cụ công nghiệp và máy móc xây dựng. Cũng đều cần thiết kế âm thanh khi làm việc của sản phẩm

Trong bài viết ngày hôm nay, Lidinco sẽ giới thiệu đến bạn Case Study mô tả cách thực hiện phép đo kiểm tiếng ồn đối với các dòng sản phẩm máy tính xách tay, notebook… Phép đo kiểm sẽ được thực hiện theo tiêu chuẩn ISO 3744 và môi trường kiểm tra là trong buồng bán phản xạ âm chuyên dụng (semi-anechoic chamber)

Hiểu về công suát âm thanh và áp suất âm thanh

Trước khi thực hiện phép đo này, sẽ có hai thông số mà bạn cần phải nắm rõ, để hiểu được những gì mình cần phải làm đó là công suất âm thanh (Sound Power) và áp suất âm thanh (Sound Pressure)

Các nguồn âm thanh như máy móc phát ra năng lượng âm thanh và điều này tạo ra áp suất âm thanh (Sound Pressure). Áp suất âm thanh là thông số mà bạn có thể đo lường dễ dàng, nhưng trong Case này công suất âm thanh mới chính là thông số mà bạn cần quan tâm và phân tích. 

Không giống như áp suất âm thanh, công suất âm thanh không phụ thuộc vào âm thanh của môi trường xung quanh, tiếng ồn từ các nguồn khác hoặc vị trí đo cụ thể. Do đó, công suất âm thanh rất hữu dụng để định lượng tiếng ồn của sản phẩm.

Định nghĩa công suất âm thanh

Công suất âm thanh được định nghĩa là tổng năng lượng âm thanh phát ra từ một nguồn âm thanh trên một đơn vị thời gian, đơn vị đo lường là watt. Công suất âm thanh của sản phẩm (LW) cần được đo lường để tuân thủ các tiêu chuẩn và luật pháp quốc tế. Mức công suất âm thanh là phép đo ưu tiên vì nó phù hợp trong nhiều trường hợp, có thể sử dụng để so sánh, hữu ích hơn trong kỹ thuật kiểm soát tiếng ồn – kết quả thường được báo cáo bằng dB.

Đối với máy tính xách tay, việc thực hiện phép đo sẽ tuân theo quy định theo tiêu chuẩn ISO 7779:2018  m học - Đo tiếng ồn trong không khí do thiết bị công nghệ thông tin và viễn thông phát ra. Tiêu chuẩn ISO 7779 ra đời nhằm tối giản các phép đo lường tiếng ồn phức tạp mà từ trước đến nay các nhà sản xuất và người dùng gặp nhiều khó khăn để so sánh

Ngoài ra, bạn cũng có thể tham khảo tiêu chuẩn được sử dụng để công bố mức phát ra tiếng ồn của thiết bị CNTT là ISO 9296:2017 Acoustics – Declared noise speech giá trị của máy tính và thiết bị kinh doanh. Tiêu chuẩn này áp dụng cho thiết bị công nghệ thông tin và viễn thông và quy định:

Đối với một lô thiết bị, sẽ cần xác định các giá trị dưới đây
- Mức công suất âm trọng số A trung bình đã công bố (LWA,m);
- Mức áp suất âm phát ra trọng số A trung bình đã công bố (LpA,m);
- The statistical adder for verification (Kv); 
- Mức công suất âm thanh trọng số A giới hạn trên thống kê (LWA,c);

Cách cung cấp thông tin về âm thanh và sản phẩm cho người dùng,

Phương pháp xác minh các giá trị phát ra tiếng ồn được khai báo.

Ba tiêu chuẩn phát ra tiếng ồn cơ bản để xác định mức công suất âm thanh được quy định nhằm tránh những hạn chế không đáng có đối với cơ sở vật chất và kinh nghiệm hiện có của người đo. Theo ISO 3741 chỉ định các phép đo so sánh trong phòng kiểm tra âm vang (reverberation test room); ISO 3744 và ISO 3745 chỉ định phép đo trong trường cơ bản tự do trên mặt phẳng phản xạ. 

Bạn có thể chọn và sử dụng bất kỳ tiêu chuẩn nào trong ba tiêu chuẩn ISO vừa được đề cập bên trên để đo lường giá trị tiếng ồn của máy tính xách tay, sau khi đã xác định được mức công suất âm thanh của máy

Hướng dẫn cách đo tiếng ồn máy tính xách tay

Thiết bị thử nghiệm 

Máy tính xách tay – Dell Inspiron 17R – sẽ được thực hiện thử nghiệm theo tiêu chuẩn ISO 3744. Các phép đo theo tiêu chuẩn này được thực hiện trong các buồng thử nghiệm chuyên dụng ngăn chặn các phản xạ âm thanh không mong muốn, được đo với giá trị tiếng ồn đầu ra của thiết bị được thử nghiệm hoặc trong môi trường thử nghiệm ngoài trời trường tự do. Trong trường hợp này, thử nghiệm được thực hiện trong buồng bán tiêu âm (semi-anechoic chamber) với máy tính xách tay ở các trạng thái hoạt động khác nhau:

Các phép đo tiếng ồn laptop

Đo khi chạy không tải hoặc chế độ ngủ

• Tiếng ồn tối thiểu: phát ra tiếng ồn tối thiểu khi máy tính xách tay không hoạt động (Khi chạy ở chế độ: “Tiết kiệm năng lượng”
• Tiếng ồn trung bình: Mức phát ra tiếng ồn trung bình được ghi lại khi máy tính xách tay không hoạt động (Khi chạy ở chế độ: “Tiết kiệm năng lượng”)
• Tiếng ồn tối đa: Mức phát ra tiếng ồn cao nhất được đo khi máy tính xách tay không hoạt động (Khi chạy ở chế độ: “High Performance”)

Đo khi thiết bị vận hành

• Trung bình: tiếng ồn phát ra trung bình khi máy tính đang chạy ở mức sử dụng hiệu năng CPU cao. (3D Mark 2006, Khi chạy ở chế độ: “High Performance”)
• Tối đa: Mức phát ra tiếng ồn cao nhất có thể khi hệ thống đang tải rất nặng sử dụng hoàn toàn 100% CPU và GPU (Khi chạy ở chế độ: “High Performance” - đối với các công cụ kiểm tra như Prime95 và Furmark tải CPU)

Một số cân nhắc sau khi thực hiện phép đo tiếng ồn laptop

Trong một căn phòng yên tĩnh, tai người có thể nghe thấy tiếng ồn xung quanh, khoảng 28 dB. Một cuộc trò chuyện ở mức âm lượng bình thường dao động ở mức 60 dB. Tất cả các giá trị này phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn tiếng ồn. Do đó, máy đo phải được cố định vào vị trí ở khoảng cách không đổi so với đối tượng thử nghiệm. Bằng cách này, các phép đo sẽ cung cấp kết quả chính xác hơn và bạn có thể sử dụng chúng để so sánh với nhau

Dưới đây là đánh giá bảng đánh giá độ ổn máy tích xách tay

• Dưới 30 dB: đây là mức tiếng ồn tốt mà các nhà sản xuất muốn hướng đến
• Lên đến 35 dB: có thể chấp nhận được, không gây mất tập trung. Mức độ ồn phát ra lý tưởng cho laptop khi chạy các chương trình văn phòng.
• Lên đến 40 dB: Nghe rõ ràng và có thể gây mất tập trung sau một thời gian làm việc
• Lên đến 45 dB: Có thể làm phiền người dùng nếu họ đang ở trong phòng yên tĩnh. Vẫn chấp nhận được khi chơi game.
• Trên 50 dB: là mức âm thanh sẽ gây khó chịu cho người sử dụng

Thiết lập phép đo tiếng ồn laptop

Trong nhiều trường hợp, các điều kiện trường âm tự do (free-field) trên mặt phẳng phản xạ có thể được thực hiện bằng các buồng bán phản xạ. Các buồng này đặc biệt hữu ích trong quá trình thiết kế sản phẩm để xác định vị trí và cải thiện các nguồn gây tiếng ồn riêng lẻ. Trong trường hợp này, thiết lập phép đo bên ngoài và bên trong buồng chống phản xạ bán phần bao gồm:

Thiết bị cần thiết

Hệ thống thu thập dữ liệu

• Hệ thống DAQ mô-đun thu thập dữ liệu, với 16 kênh IEPE/Voltage, tốc độ lấy mẫu nằm trong khoảng 200kS (tùy trường hợp - liên hệ để được tư vấn thêm)

Cảm biến

• 10 micrô đo tiếng ồn Loại 26CA (tỷ lệ: -40/-55 mV/Pa)
• Khung bán cầu đo tiếng ồn ĐCSTQ 1m (đường chéo: 2716 mm, chiều cao: 1283 mm)
• 10 cáp BNC (10 mét)

Phần mềm đo

• Phần mềm phân tích âm thanh chuyên dụng

(Tùy trường hợp cụ thể bạn có thể thay đổi thiết bị tương tự sao cho phù hợp - Vui lòng liên hệ Lidinco để được tư vấn thêm)

Thiết lập phép đo tiếng ồn Laptop

Thiết lập bộ bán cầu

Trong trường hợp này, một bộ bán cầu đo có bán kính 1,36 mét sẽ được kết nối với 10 micrô đo tiếng ồn để thực hiện phép đo. Khoảng cách từ laptop cần phân tích đến micrô đo ồn là 1 mét. Lưới lắp ráp rất đơn giản theo sách hướng dẫn đính kèm. Mọi thứ đã được chuẩn bị và sẵn sàng trong vòng khoảng 30 phút.

Đầu tiên, các thanh kim loại được lắp ráp và gắn với nhau để tạo ra cấu trúc bán cầu. Bước tiếp theo là đặt micro vào đúng vị trí theo tiêu chuẩn. Lưới hỗ trợ 10 hoặc 20 micrô, vì vậy phải chọn đúng vị trí để gắn micrô. Các vị trí phải được căn chỉnh theo tiêu chuẩn và bộ bán cầu cung cấp hỗ trợ vì các vị trí được đánh dấu bằng các vít nhỏ có màu khác nhau.

Micro đo độ ồn

10 cáp BNC, mỗi cáp dài 10 mét được sử dụng cho phép đặt thiết bị đo bên ngoài phòng bán phản xạ. Điều này rất quan trọng để giảm tiếng ồn xung quanh đến mức tối thiểu. Micrô nên có chip TEDS để các phần mềm có thể tự ghi lại số hiệu chuẩn sau khi kết nối

Toàn bộ quá trình thu thập dữ liệu mất khoảng 10 phút. Chúng ta sẽ đo Laptop ở ba trạng thái khác nhau, thời gian đo tối thiểu cho một lần đo là 20 giây (theo tiêu chuẩn).

Cài đặt phần mềm công suất âm thanh

Bắt đầu thiết lập phần mềm theo tiêu chuẩn đo ISO 3744, bán cầu. Vị trí chính xác (x, y, z) của 10 micrô được gắn xung quanh nguồn âm thanh trong bán kính 1m được hiển thị trong bảng cũng như trong hình ảnh minh họa. Áp suất khí quyển được đo và nhập vào phần mềm, đồng thời phương pháp đo nền (hiệu chỉnh K1) được chọn bổ sung.

Màn hình đo công suất âm thanh và trực quan hóa dữ liệu

Đầu tiên, phép đo tiếng ồn xung quanh được thực hiện với nguồn âm thanh (máy tính xách tay) đã tắt. Sau đó, máy tính xách tay được bật, được định cấu hình thành “chế độ không hoạt động” hoặc “chế độ High Performance” và phép đo được thực hiện. 

Theo tiêu chuẩn, dữ liệu phải được thu thập trong ít nhất 20 giây ở mỗi bước. Các nút hành động (màu xanh lục) cho phép tương tác (Nhận thông tin nền, bắt đầu nhận). Các hộp văn bản bên dưới hiển thị thông báo trạng thái và cảnh báo.

Báo cáo và kết quả về công suất âm thanh laptop

Kết quả cuối cùng của các phép đo ISO 3744 là mức công suất âm thanh trong các dải tần số cho các điều kiện và địa điểm thử nghiệm khác nhau, được tính toán dựa trên mức áp suất âm thanh trung bình theo thời gian của bề mặt có hiệu chỉnh tiếng ồn xung quanh, ảnh hưởng của môi trường thử nghiệm và diện tích bề mặt đo.

Độ ồn của máy tính xách tay 17 inch được xác định là rất tốt. Máy tính xách tay luôn kêu to vì quạt không ngừng quay. Tuy nhiên, trong thời gian chờ, tiếng ồn rất thấp ở mức 32 dB(A). Trong trường hợp này, tốc độ quạt ít nhiều không đổi và do đó rất phù hợp với môi trường văn phòng. Ổ cứng có thể hơi khó chịu với tiếng lạch cạch của đầu đọc/ghi, 37,6 dB (A) được đo khi hoạt động nhiều. Ở hiệu suất cao nhất của Dell Inspiron 17R, tiếng ồn tăng lên 40,4 dB (A) (bài kiểm tra căng thẳng CPU + GPU-FurMark). Khi chơi game hoặc chạy 3DMark 2006, chúng tôi đo được mức công suất âm thanh vừa phải là 36,4 dB(A). Tuy nhiên, trong những trường hợp này, tốc độ của quạt cũng không đổi và không có xung gây khó chịu.

Bảng 1

Bảng 2