Zajszint: zaj érzékelése decibelben

A zajszennyezés, a nem kívánt vagy túlzott zajszint káros hatással lehet emberi egészség és környezetminőség. Általában sok ipari létesítményben és más munkahelyeken fordul elő. A zajszennyezés a közúti, vasúti és légi közlekedéshez, valamint a kültéri munkákhoz kapcsolódik.

A hangosság mérése és érzékelése

A hanghullámok a zajforrásból a fülbe szállított levegőmolekulák rezgései. Ezt általában a hullám hangossága (amplitúdója) és magassága (frekvenciája) alapján írják le. A hangnyomásszintet vagy az SPL-t logaritmikus egységekben, úgynevezett decibelekben (dB)mérik. A normál emberi fül 0 dB-től (hallásküszöb) 140 dB-ig terjedő hangot képes érzékelni. Ugyanakkor a 120 dB-től 140 dB-ig terjedő hangok fájdalmat okoznak.

Mi a zajszint, például a könyvtárban? Körülbelül 35 dB, mozgó busz vagy metró vonat belsejében-körülbelül 85. Építési munkák az épületek akár 105 dB SPL-t is generálhatnak a forrásban. Az SPL a tárgytól való távolsággal csökken.

A sebesség, amellyel a hangenergiát továbbítják, az úgynevezett intenzitás, arányos az ultrahang négyzetével. A decibel skála logaritmikus jellege miatt a 10 pontos növekedés a hangintenzitás 10-szeres növekedését jelenti. 20 továbbítja több mint 100 alkalommal. A 30 dB az intenzitás 1000-szeres növekedését jelenti.

Másrészt, ha a feszültség megduplázódik, a hangerő csak 3 ponttal növekszik. Például, ha egy építési fúró 90 dB zajt okoz, akkor két azonos, egymás mellett működő szerszám 93 dB-t hoz létre. Ha pedig két olyan hangot kombinálnak, amelyek az SPL-ben több mint 15 ponttal különböznek egymástól, a gyenge hangokat hangos hangzással maszkolják (vagy elfojtják) . Például, ha egy 80 dB-es fúró fut egy építkezésen egy 95 dB-es buldózer mellett, e két forrás kombinált nyomásszintjét 95-ként kell mérni. A kompresszor kevésbé intenzív hangja nem lesz észrevehető.

A hanghullám frekvenciáját másodpercenként ciklusokban fejezzük ki, de a hertz-et gyakrabban használják (1 cps = 1 Hz). Az emberi dobhártya egy nagyon érzékeny szerv, nagy dinamikatartománnyal, amely 20 Hz-től (alacsony hangmagasság) körülbelül 20 000 Hz-ig (magas zajszint)képes hangokat érzékelni. Az emberi hang tonalitása normál beszélgetésben 250 Hz-től 2000 Hz-ig terjedő frekvenciákon fordul elő.

A zajszint pontos mérése és a tudományos leírás különbözik a legtöbb szubjektív emberi elképzeléstől és véleménytől. A zajra adott egyéni emberi válasz mind a magasságtól, mind a térfogattól függ. A normál hallású emberek általában hangosabban érzékelik a magas frekvenciájú hangokat, mint az azonos amplitúdójú alacsony frekvenciájú hangokat. Emiatt az elektronikus zajszintmérők figyelembe veszik az észlelt hangosság változását a hangmagasságtól függően.

A mérőkben lévő frekvenciaszűrőket arra használják, hogy a leolvasásokat az emberi fül érzékenységével és a különböző hangok relatív hangosságával egyeztessék. Az úgynevezett a-súlyozott szűrőt például általában a környező közösség diagnosztizálására használják. Az ezzel a szűrővel végzett SPL méréseket a-súlyozott decibelben vagy dBA-ban fejezzük ki.

A legtöbb ember érzékeli és leírja az SPL érték 6-10 dBA-val történő növekedését, mint a "térfogat"megduplázódását. egy másik rendszer, A C egy súlyozott (DBS) skála, amelyet néha sokkzajszintekhez, például fényképezéshez használnak, és általában pontosabb, mint a DBA az alacsony frekvenciájú komponensekkel rendelkező hangok észlelt hangossága szempontjából.

A zajszintek idővel változnak, ezért a mérési adatok átlagolt értékekként jelennek meg az Általános zajszintek kifejezésére. Vannak többféle módon ehhez. Például az ismételt zajszintmérések sorozatának eredményei l 90 = 75 dBA-ként ábrázolhatók, ami azt jelenti, hogy az értékek 75 dBA-val egyenlőek vagy meghaladják az idő 90% - át.

Egy másik blokk, az úgynevezett ekvivalens hangfokok (L eq) használható az átlagos SPL kifejezésére bármely érdekes időszakra, például egy nyolcra - órás munkanap. (L eq logaritmikus, nem számtani érték, így a hangos események dominálnak a teljes eredményben.)

A zajszint egy egysége "a nappali-éjszakai zaj nagysága" (DNL vagy L dp) figyelembe veszi azt a tényt, hogy az emberek érzékenyebbek az éjszakai hangra. Tehát a 10-dBA hozzáadódik a 10 óra és 7 óra között mért SPL értékekhez. Például a DNL mérések nagyon hasznosak a repülőgép zajának való teljes kitettség leírására.

Munka

A zaj több, mint kellemetlenség. Bizonyos szinteken és az expozíció időtartama alatt fizikai károsodást okozhat a dobhártyában és a belső fül érzékeny szőrsejtjeiben, és átmeneti vagy tartós halláskárosodáshoz vezethet.

Általában nem fordul elő 80 dBA alatti SPL esetén (a nyolc órás expozíciós szinteket legfeljebb 85-nél lehet tartani). , De a legtöbb ember, aki többször több mint 105 dBA-nak van kitéve, bizonyos mértékig tartós halláskárosodást szenved. Emellett a túlzott zajterhelés növelheti a vérnyomást és a pulzusszámot, ingerlékenységet, szorongást és mentális fáradtságot okozhat, mivel valamint megzavarják Alvás, Pihenés és személyes kommunikáció.

A zajszennyezés ellenőrzése

Ezért fontos a legnagyobb csend fenntartása a munkahelyen és a társadalomban. A helyi, regionális és nemzeti szinten elfogadott zajvédelmi rendeletek és törvények hatékonyan csökkenthetik a zajszennyezés negatív hatásait.

A környezeti és ipari zümmögést a munkahelyi biztonságról és egészségvédelemről szóló törvénynek, valamint az annak elleni küzdelemről szóló törvénynek megfelelően szabályozzák. E törvényekkel összhangban a Munkahelyi Biztonsági és Egészségvédelmi Igazgatóság kritériumokat állapított meg az ipari zajra vonatkozóan annak érdekében, hogy korlátozásokat vezessen be a hang intenzitása az expozíció és az időtartam, amely alatt ez a feszültség megoldható.

Ha egy személy a nap folyamán különböző időközönként különböző zajszinteknek van kitéve, a zaj teljes hatását vagy dózisát (D) az arányból kapjuk,

ahol C a tényleges idő, T pedig bármilyen szinten elfogadható. Ennek a képletnek a használata esetén a lehető legnagyobb napi zajdózis 1-nek felel meg, és a fenti hatások elfogadhatatlanok.

Maximális zajszint

A beltéri zaj kritériumait három specifikáció foglalja össze, amelyeket úgy kaptunk, hogy szubjektív ítéleteket gyűjtöttünk különféle helyzetekben élő emberek nagy mintájából. Átalakultak zajkritériumokká (NC) és preferált hanggörbékké (PNC), amelyek korlátokat szabnak a a környezet. Az 1957-ben kifejlesztett NC görbék célja, hogy kényelmes munka - vagy lakóterületet biztosítsanak azáltal, hogy meghatározzák az oktávsávok maximális megengedett zajszintjét az egész hangspektrumban.

A 11 görbe teljes készlete meghatározza a zajkritériumokat a helyzetek széles skálájára. Az 1971-ben kifejlesztett PNC grafikonok korlátozzák az alacsony frekvenciájú zümmögést és a magas frekvenciájú sziszegést. Ezért előnyösebbek, mint a régebbi NC szabvány. A görbéken összefoglalva ezek a kritériumok zajszint-tervezési célokat biztosítanak a különféle ötletekhez. A munka része, vagy élőhely specifikáció a megfelelő PNC görbe. Abban az esetben, ha a szint meghaladja a PNC-határértékeket, hangelnyelő anyagok kerülhetnek a környezetbe találkozni kell a szabványok.

Az alacsony zajszint leküzdhető további abszorbens anyagok, például nehéz drapériák vagy burkolólapok használatával zárt térben. Ahol az azonosítható zaj alacsony szintje zavaró lehet, vagy ahol fontos lehet a szomszédos irodákban és fogadóhelyiségekben folytatott beszélgetések magánéletének védelme, a nem kívánt hangok elfedhetők. Egy kis fehér zajforrás, például a helyiségbe helyezett statikus levegő elfedheti a szomszédos irodákból származó beszélgetést anélkül, hogy halálos zajszint lenne a közelben dolgozó emberek fülének.

Ezt a típusú eszközt gyakran használják az orvosok és más szakemberek irodáiban. A zajcsökkentés másik módja a Hallásvédelem használata, amelyet a fülön ugyanúgy viselnek, mint a fejhallgatót. A kereskedelemben kapható védőberendezések használatával a hangszint csökkentése általában 10 dB-ről 100 Hz-re több mint 30 dB-re csökkenthető 1 ezer feletti frekvenciák esetén. Hz.

Határozza meg a zajszintet

A kültéri zaj korlátai szintén fontosak az emberi kényelem szempontjából. Az épület építése bizonyos védelmet nyújt a külső hangoktól, ha a ház megfelel a minimumkövetelményeknek, és ha a zajszint elfogadható határokon belül van.

Ezeket a korlátozásokat általában a nap bizonyos időszakaira határozzák meg, például nappali órákban, este és éjszaka alvás közben. Az éjszakai hőmérséklet inverziója által okozott légköri refrakció miatt viszonylag hangos hangok adhatók egy meglehetősen távoli autópályáról, repülőtérről vagy vasútról.

A zajcsökkentés egyik érdekes módszere a zajkorlátok építése az autópálya mentén, amely elválasztja a szomszédos lakóövezetektől. Az ilyen szerkezetek hatékonyságát korlátozza a hang diffrakciója az alacsony frekvenciákon, amelyek az utakon érvényesülnek, és nagy járművekben rejlenek. A hatékonyság érdekében a lehető legközelebb kell lenniük a zaj forrásához vagy megfigyelőjéhez, ezáltal maximalizálva a diffrakciót, amely ahhoz szükséges, hogy a hang elérje a megfigyelőt. Egy másik követelmény ez a típus az akadály az, hogy a zajszintek számát is korlátoznia kell a jelentős zajcsökkentés elérése érdekében.

Meghatározás és példák

A decibel (dB) a zajszint mérésére szolgál, de széles körben használják az elektronikában, a jelekben és a kommunikációban is. DB a tangencia leírásának logaritmikus módja. A hozzáállás hatalomként nyilvánulhat meg, hangnyomás, feszültség vagy intenzitás, vagy több más dolog. Később a dB-t a telefonhoz és a hanghoz társítjuk (a hangerő miatt). De először, hogy képet kapjunk a logaritmikus kifejezésekről, nézzünk meg néhány számot.

Például feltételezhetjük, hogy két hangszóró van, amelyek közül az első P 1 teljesítményű hangot reprodukál, a másik pedig ugyanazon hang hangosabb változata P 2 teljesítményű, de minden más (milyen messze, frekvencia) ugyanaz marad.

A decibelek közötti különbséget a következőképpen definiáljuk

10 log (P ₂ / P ₁) dB, ahol a log a 10. alapra vonatkozik.

Ha a második kétszer annyi energiát termel, mint az első, a különbség dB-ben van

10 log (P ₂ / P ₁) = 10 napló 2 = 3 dB,

amint az a grafikonon látható, amely 10 log (P ₂ / P ₁) vs. P ₂ / P ₁. A példa folytatásához, ha a második 10-szer nagyobb teljesítményű, mint az első, a dB-ben a különbség:

10 log (P ₂ / P ₁) = 10 napló 10 = 10 dB.

Ha a másodiknak milliószor ugyanaz az ereje lenne, akkor a dB különbsége a következő lenne

10 log (P ₂ / P ₁) = 10 napló 1 000 000 = 60 dB.

Ez a példa a decibel skálák egyik jellemzőjét mutatja be, amely hasznos a hang megvitatásakor. Nagyon nagy kapcsolatokat írhatnak le szerény méretű számok felhasználásával. De szükséges figyelni, hogy a decibel képviseli az arányt. Vagyis nem fogják megmondani, hogy a hangszórók mennyi energiát bocsátanak ki, csak a különbségből. Érdemes figyelni a definícióban szereplő 10-es együtthatóra is, amely decibelben decit jelöl.

Akusztikus nyomás és dB

A frekvenciát általában mikrofonok segítségével mérik, amelyek (megközelítőleg) arányosan reagálnak a nyomásra, a következőkkel. Most a hanghullám teljesítménye más azonos körülmények között megegyezik a nyomás négyzetével. Hasonlóképpen, az ellenállás elektromos teljesítménye szorzott feszültségként megy végbe. A négyzet logaritmusa csak 2 log x, tehát a nyomás decibelekké történő átalakításakor 2-es tényezőt vezetünk be. Következésképpen a P 1 és p 2 zajszint közötti akusztikai nyomás mértékének különbsége:

20 log (p ₂ / p ₁) dB = 10 log (p ₂² / p ₁²) dB = 10 log (P ₂ / P ₁) dB.

Mi történik, ha a hangteljesítmény felére csökken?

A 2 logaritmusa 0,3, tehát 1/2 0,3. Így, ha a teljesítmény 2-szer csökken, a zajszint 3 dB-rel csökken. Ha ezt a műveletet újra elvégzi, az akusztika további 3 dB-rel csökken.

Decibel méret

Fent látható, hogy a teljesítmény felére csökkentése csökkenti a gyökér 2 nyomását, a hangerő pedig 3 dB-rel.

Az első minta fehér zaj (az összes hallható frekvencia keveréke). A második minta ugyanaz a hang, mint a 2 négyzetgyök tényezővel csökkentett feszültség. Inverz értéke körülbelül 0,7, tehát 3 dB a feszültség vagy a nyomás 70-re történő csökkenésének felel meg%. A zöld vonal a fúvókát az idő függvényében mutatja. A piros egy folyamatos exponenciális csökkenést vázol fel. Érdemes megjegyezni, hogy a feszültség minden második minta esetében 50% - kal csökken.

Hangfájlok és flash animáció John Tann és George Hatzidimitris.

Mekkora a decibel?

A következő sorozatban az egymást követő mintákat csak egy ponttal csökkentik.

Mi a teendő, ha a különbség kisebb, mint a decibel?

A zajszinteket ritkán adják meg tizedesjegyekkel. Ennek oka, hogy azokat, amelyek kevesebb, mint 1 dB-vel különböznek, nehéz megkülönböztetni.

Azt is észreveheti, hogy, hogy az utolsó példa csendesebb, mint az első, de nehéz észrevenni a különbséget az egymást követő párok között. 10 * log 10 (1,07) = 0,3. Ezért a zajszint 0,3 dB-rel történő növelése érdekében a teljesítményt 7% - kal vagy a feszültséget 3,5% - kal kell növelni%.