Bachelor's Thesis

Acoustic Power Measurement

Final Thesis 12.97 MB Appendix 1.33 MB

Author of thesis: Ondřej Duba

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Reviewer: Ing. Šimon Skvaril

Abstract:

This bachelor thesis deals with the measurement of acoustic power of noise sources
according to the ISO 3744 standard. The theoretical part defines the relevant acoustic
quantities, explains the measurement principle based on integration of sound pressure
over the measuring surface, and describes the corrections for background noise (𝐾1)
and environment (𝐾2). The practical part presents the design and physical realization
of a hemispherical microphone-array support structure with 20 microphone positions
and a radius of 1 m, together with a spreadsheet computational tool in MS Excel for
processing the measured sound pressure levels into the sound power level 𝐿𝑊 including
the expanded uncertainty 𝑈

Keywords:

acoustic power, sound power level, ISO 3744, hemispherical microphone array, back-
ground noise correction, environment correction, measurement uncertainty, MS Excel,
3D printing, PETG

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) Jaký je rozdíl v normě 3745 oproti normě 3744 a proč byla z realizace vynechána. Zmiňujete, že z důvodu vybavení laboratoře byla vybrána norma 3744. Jaké vybavení by bylo potřeba pro úspěšnou realizace měření dle 3745. 2) Ve výpočtové tabulce požadujte zadání některých parametrů ručně - například korekce K2. Jaký je důvod jejího nestanovení v rámci Vaší práce, pokud budeme uvažovat, že vybavení měřící komory je dané a neměnné. 3) Pro načtení naměřených dat je potřeba uživatelem nejdříve vytvořit samostatné tabulky, do kterých se vloží data z LabShopu. Nešel by tento krok vynechat? Jak přesně načítáte a hledáte naměřená data. Klidně můžete proces znázornit na vývojovém diagramu.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Audio Engineering (BPC-AUD)

Specialization

Audio Production and Recording (AUDB-ZVUK)

Composition of Committee

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D. (předseda)
Ing. MgA. Jana Jelínková (místopředseda)
Ing. Pavel Paluřík (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)
Ing. Jaromír Mačák, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D.

Cílem bakalářské práce bylo za pomoci 3D tisku realizovat levnou variantu konstrukce pro měření akustického výkonu pomocí měření akustického tlaku hemisférickým polem mikrofonů podle mezinárodních standardů a ověřit, zda je možné takové řešení použít při výuce pro demonstrování metody a pro alespoň orientační měření akustického výkonu. K tomu je ovšem nutné stanovit nejistotu měření včetně nejistoty reprodukovatelnosti metody a porovnat ji s nejistotu metody při použití jednoho mikrofonu postupně umísťovaného do měřicích pozic, aby se ověřilo, zda nevýhoda vyšší nejistoty měření nepřeváží výhodu rychlosti měření.
Student přistupoval k řešení semestrální práce velmi laxně a tento přístup pokračoval i během řešení bakalářské práce. Úkoly stanovené pro semestrální práci byly splněny až ve druhé půlce letního semestru a samotnou konstrukci student sestavil až den před odevzdáním bakalářské práce. Zapojení měřicího řetězce, vytvoření projektu pro ovládací software a export dat musel provést vedoucí práce. Potřebná měření vedoucí ke stanovení nejistot a korekcí nemohla z časových důvodů být provedena. Student pouze přeměřil skutečné polohy mikrofonů. Podle textu práce jsou odchylky od požadovaných poloh mikrofonů menší než 25 mm, což bez jakéhokoliv důkazu prohlašuje za zanedbatelné. Přitom v ve standardech ISO 374x je popis výpočtu nejistoty způsobené nepřesným umístěním mikrofonu.
Sešit Excelu pro automatizaci výpočtu akustického výkonu vyžaduje zadání nejistoty reprodukovatelnosti a opakovatelnosti uživatelem, místo aby byly stanoveny v rámci bakalářské práce resp. výpočtem z jednotlivých nejistot typu B, jak je popsáno v příslušné normě. Import dat funguje pouze při správném pojmenování listů Excelu, do kterého jsou zkopírována data z ovládacího software, a předpokládá výsledky CPB i širokopásmové analýzy v jednom sešitu Excelu.
Text práce má 38 stran, ovšem místy s velkými mezerami, zejména kolem tabulek. Z toho pouze 14 stran je věnováno praktické realizaci. Realizace sešitu pro Excel je popsána velmi povrchně. Text semestrální práce byl výtahem ze standardu ISO 3744, na bakalářskou práci ho student přepracoval do přehlednější formy. Text ale obsahuje chyby v terminologii, např. „daleké“ místo „vzdálené“ pole, lineární zkreslení v mikrofonu označuje za jeho nelinearitu apod. Schází hlubší rozbor kmitočtového váhování a vlastností váhového filtru A. Formální stránka textu je ale na velmi dobré úrovni. Points proposed by supervisor: 65

Grade proposed by supervisor: D

Reviewer’s report
Ing. Šimon Skvaril

Předložená bakalářská práce se zabývá problematikou měření akustického výkonu zdrojů hluku na základě integrace akustického tlaku přes měřicí plochu. Autor zpracoval teoretický úvod do problematiky akustických veličin a podrobně popsal postup měření podle normy ISO 3744.
Praktická část zahrnuje návrh a realizaci nosné konstrukce pro polokulové mikrofonní pole s využitím 3D tisku a standardních konstrukčních prvků, dále vytvoření výpočetního nástroje v prostředí MS Excel pro zpracování naměřených dat, výpočet hladiny akustického výkonu a souvisejících nejistot.
Práce je po technické i formální stránce zpracována na dobré úrovni, text je přehledně členěn a jednotlivé kroky návrhu i realizace jsou srozumitelně popsány. Kladně hodnotím zejména praktickou část práce a realizaci funkčního nástroje využitelného při laboratorních měřeních.
Určitým nedostatkem je však skutečnost, že zadání výslovně požaduje prostudování norem ISO 3744 a ISO 3745, přičemž práce se téměř výhradně věnuje normě ISO 3744. Norma ISO 3745 je zmíněna pouze okrajově a chybí hlubší rozbor její metodiky, případně zdůvodnění, proč nebyla do práce zahrnuta ve větším rozsahu. Tento nedostatek sice nesnižuje hodnotu realizovaných výsledků, představuje však částečné nenaplnění zadání. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm C. Topics for thesis defence:
  1. Jaký je rozdíl v normě 3745 oproti normě 3744 a proč byla z realizace vynechána. Zmiňujete, že z důvodu vybavení laboratoře byla vybrána norma 3744. Jaké vybavení by bylo potřeba pro úspěšnou realizace měření dle 3745.
  2. Ve výpočtové tabulce požadujte zadání některých parametrů ručně - například korekce K2. Jaký je důvod jejího nestanovení v rámci Vaší práce, pokud budeme uvažovat, že vybavení měřící komory je dané a neměnné.
  3. Pro načtení naměřených dat je potřeba uživatelem nejdříve vytvořit samostatné tabulky, do kterých se vloží data z LabShopu. Nešel by tento krok vynechat? Jak přesně načítáte a hledáte naměřená data. Klidně můžete proces znázornit na vývojovém diagramu.
Points proposed by reviewer: 70

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová