Statystyczne metody wyznaczania poziomu mocy akustycznej
(Open Access)
DOI: 10.15199/33.2025.08.15
citation/cytuj: Stępień B. Statistical methods for determining sound power level. Materiały Budowlane. 2025. Volume 636. Issue 08. Pages 134-140. DOI: 10.15199/33.2025.08.15
- Abstract / Streszczenie
- Keywords / Słowa kluczowe
- Literature
- Afiliation
- Corresponding Author
- Open Access
The study on the usefulness and effectiveness of the bootstrap method and the Bayesian approach for determining sound power levels in real-life conditions was conducted using actual measurement data. The study determined the minimum sample size required for reliable determination of sound power level using both statistical methods. The conclusions were based on the results of non-parametric Kruskal-Wallis and Tukey- -Kramer statistical tests at a significance level of α = 0.05. The conducted analysis have shown that in order to obtain reliable estimates of the sound power level, it is necessary to have at least a 5-element measurement sample for the bootstrap method and a 4-element sample for the Bayesian approach. The average bias of the bootstrap estimator was 0.51 dB, while that of the Bayesian estimator was 0.75 dB. The analysis revealed significant statistical differences between the sound power levels determined using the bootstrap method and Bayesian inference.
Badanie przydatności i skuteczności metody bootstrap oraz wnioskowania bayesowskiego do wyznaczenia poziomu mocy akustycznej w warunkach rzeczywistych przeprowadzono, wykorzystując rzeczywiste dane pomiarowe. Wyznaczono minimalny rozmiar próby pomiarowej wymagany do wiarygodnego określenia poziomu mocy akustycznej w przypadku wykorzystania obu metod statystycznych. Wnioskowanie bazuje na wynikach nieparametrycznych testów statystycznych Kruskala-Wallisa oraz Tukeya-Kramera przy poziomie istotności α = 0,05. Przeprowadzone analizy wykazały, że w celu uzyskania wiarygodnych estymat poziomu mocy akustycznej konieczna jest co najmniej 5-elementowa próba pomiarowa w przypadku metody bootstrap oraz 4-elementowa w podejściu bayesowskim. Średnie obciążenie estymatora bootstrap wyniosło 0,51 dB, natomiast estymatora bayesowskiego – 0,75 dB. Analiza wykazała, że poziomy mocy akustycznej wyznaczone za pomocą metody bootstrap i wnioskowania bayesowskiego istotnie się różnią statystycznie między sobą.
Badanie przydatności i skuteczności metody bootstrap oraz wnioskowania bayesowskiego do wyznaczenia poziomu mocy akustycznej w warunkach rzeczywistych przeprowadzono, wykorzystując rzeczywiste dane pomiarowe. Wyznaczono minimalny rozmiar próby pomiarowej wymagany do wiarygodnego określenia poziomu mocy akustycznej w przypadku wykorzystania obu metod statystycznych. Wnioskowanie bazuje na wynikach nieparametrycznych testów statystycznych Kruskala-Wallisa oraz Tukeya-Kramera przy poziomie istotności α = 0,05. Przeprowadzone analizy wykazały, że w celu uzyskania wiarygodnych estymat poziomu mocy akustycznej konieczna jest co najmniej 5-elementowa próba pomiarowa w przypadku metody bootstrap oraz 4-elementowa w podejściu bayesowskim. Średnie obciążenie estymatora bootstrap wyniosło 0,51 dB, natomiast estymatora bayesowskiego – 0,75 dB. Analiza wykazała, że poziomy mocy akustycznej wyznaczone za pomocą metody bootstrap i wnioskowania bayesowskiego istotnie się różnią statystycznie między sobą.
sound power level; bootstrap method; Bayesian inference; uncertainty.
poziom mocy akustycznej; metoda bootstrap; wnioskowanie bayesowskie; niepewność.
poziom mocy akustycznej; metoda bootstrap; wnioskowanie bayesowskie; niepewność.
- Stępień B, Wszołek T, Mleczko D, Małecki P, Pawlik P, Kłaczyński M, Czapla M. Suitability analysis of selectedmethods formodelling infrasound and low-frequency noise fromwind turbines. Energies. 2024; https://doi.org/10.3390/en17122832.
- Fernandez MD, Recuero M, Blas JM. Definition of a labelling code for the noise emittedbymachines.Appl.Acoust. 2008; https://doi. org/10.1016/j. apacoust. 2007.04.009.
- ISO 3745, 2012,Acoustics. Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure. Precision methods for anechoic rooms and hemi-anechoic rooms.
- ISO 3744, 2010,Acoustics. Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure. Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane.
- ISO 3746: 2010.Acoustics. Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure. Survey method using an enveloping measurement surface over a reflecting plane.
- Efron B. Bootstrap methods: another look at the jackknife. Ann. Stat. 1979; 7: 1-26.
- Efron B, Tibshirani RJ. An introduction to the bootstrap. New York: Chapman & Hall/CRC. 1993.
- Candy JV. Bayesian signal processing: classical,modern, and particle filtering methods. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc. 2009.
- Gamerman D, Lopes HF. Markov chain Monte Carlo: stochastic simulation for Bayesianinference. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC; 2006.
- Efromovich S. Nonparametric curve estimation: methods, theory, and applications. New York: Springer-Verlag. 1999.
dr hab. inż. Bartłomiej Stępień, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
ORCID: 0000-0002-6578-9693
ORCID: 0000-0002-6578-9693
dr hab. inż. Bartłomiej Stępień, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
ORCID: 0000-0002-6578-9693
Correspondence address: bartlomiej.stepien@agh.edu.pl
Received: 02.05.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 02.05.2025 r.
Revised: 23.06.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 23.06.2025 r.
Published: 21.08.2025 / Opublikowano: 21.08.2025 r.
