A zajszennyezés, a nem kívánt vagy túlzott zajszint káros hatással lehet az emberi egészségre és a környezet minőségére. Gyakran előfordul számos ipari létesítményben és néhány más munkahelyen. Valamint a közúti, vasúti és légi közlekedéshez, valamint a szabadtéri tevékenységekhez kapcsolódó zajszennyezés.
Hangosság mérése és érzékelése
A hanghullámok levegőmolekulák rezgései, amelyek egy zajforrásból a fülbe jutnak. Általában a hullám hangereje (amplitúdója) és hangmagassága (frekvencia) alapján írják le. A hangnyomásszintet vagy SPL-t logaritmikus egységekben, decibelekben (dB) mérik. A normál emberi fül 0 dB (hallásküszöb) és 140 dB közötti hangokat képes érzékelni. Ugyanakkor a 120 dB és 140 dB közötti hangok fájdalmat okoznak.
Mi a hangerő, például a könyvtárban? Körülbelül 35 dB, míg egy mozgó buszban vagy metróban körülbelül 85. Építési munkaaz épületek akár 105 dB SPL-t is generálhatnak a forrásnál. Az SPL a téma távolságával csökken.
A hangenergia átviteli sebességét intenzitásnak nevezzük, amely arányos az SPL négyzetével. A decibelskála logaritmikus jellege miatt a 10 pontos növekedés a hangintenzitás 10-szeres növekedését jelenti. 20 évesen 100-szor többet sugároz. A 30 dB pedig 1000-szeres intenzitásnövekedést jelent.
Másrészt, ha a feszültség megduplázódik, a hang hangereje csak 3 ponttal növekszik. Például, ha egy építőipari fúrógép 90 dB zajt produkál, akkor két egyforma szerszám egymás mellett dolgozik 93 dB zajt. Ha pedig két olyan hangot kombinálunk, amelyek SPL-ben több mint 15 ponttal különböznek egymástól, a gyenge hangokat elfedi (vagy elnyomja) a hangos hang. Például, ha egy fúrógép 80 dB-en fut egy építkezésen egy 95 fokos buldózer mellett, akkor e két forrás együttes nyomásszintje 95 lesz. A kompresszor kevésbé intenzív hangja nem lesz észrevehető.
A hanghullám frekvenciáját másodpercenkénti ciklusokban fejezzük ki, de a hertz-et gyakrabban használják (1 cps=1 Hz). Az emberi dobhártya nagy dinamikatartománnyal rendelkező, rendkívül érzékeny szerv, amely 20 Hz-től (alacsony hangmagasság) körülbelül 20 000 Hz-ig (magas hangmagasságig) képes hangokat érzékelni. Az emberi hang tonalitása normál beszélgetésben 250 Hz és 2000 Hz közötti frekvenciákon fordul elő.
A hangszint pontos mérése és tudományos leírása eltér a legtöbb szubjektív emberi elképzeléstől és véleménytől. Az emberi zajra adott egyéni reakciók a hangmagasságtól és a hangerőtől is függenek. A normál hallású emberek általában hangosabban érzékelik a magas frekvenciájú hangokat, mint az azonos amplitúdójú alacsony frekvenciájú hangokat. Emiatt az elektronikus zajmérők figyelembe veszik az észlelt hangerő változásait a hangmagassággal.
A mérőkészülékekben található frekvenciaszűrők arra szolgálnak, hogy a leolvasott értékeket az emberi fül érzékenységéhez és a különböző hangok relatív hangosságához igazítsák. Az úgynevezett A-súlyozott szűrőt például általában a környező közösség diagnosztizálására használják. Az ezzel a szűrővel végzett SPL mérések A-súlyozott decibelben vagy dBA-ban vannak kifejezve.
A legtöbb ember az SPL 6-10 dBA-es növekedését a „hangosság megduplázódásaként” érzékeli és írja le. Egy másik rendszert, a C-súlyozott (dBS) skálát néha becsapódási zajszintekhez, például lövöldözéshez használnak, és általában pontosabb, mint a dBA az alacsony frekvenciájú komponensek által érzékelt hangok hangerejének meghatározására.
A zajszintek hajlamosak az idő múlásával változni, ezért a mérési adatok átlagokként jelennek meg az általános zajszint kifejezésére. Ennek többféle módja van. Például egy sorozat ismételt hangszintmérés L 90=75 dBA értékként jelenthető, ami azt jelenti, hogy az értékek az idő 90 százalékában 75 dBA vagy annál nagyobbak voltak.
Egy másik mértékegység, az úgynevezett hang ekvivalens fok (L eq) használható az átlagos SPL kifejezésére bármely érdeklődésre számot tartó időszakban, például egy nyolcórás munkanapon.(L eq egy logaritmikus érték, nem egy aritmetikai érték, ezért a hangos események uralják az eredményt.)
A Day-Night Noise Value (DNL vagy Ldn) nevű hangszint-egység figyelembe veszi azt a tényt, hogy az emberek éjszaka érzékenyebbek a hangokra. Tehát a 10 és 7 óra között mért SPL értékekhez 10 dBA adható. Például a DNL mérések nagyon hasznosak a repülőgép zajának való általános kitettség leírásában.
Effektusok használata
A zaj több, mint pusztán kellemetlenség. Bizonyos szintű és időtartamú expozíció esetén fizikai károsodást okozhat a dobhártyában és az érzékeny szőrsejtekben a belső fülben, ami átmeneti vagy végleges halláskárosodást okozhat.
Általában nem fordul elő 80 dBA alatti SPL-nél (a nyolcórás hatásszintet legjobb 85 alatt tartani). De a legtöbb ember, aki ismételten több mint 105 dBA-nak van kitéve, bizonyos fokú maradandó halláskárosodást szenved. Ezenkívül a túlzott zajterhelés növelheti a vérnyomást és a pulzusszámot, ingerlékenységet, szorongást és mentális fáradtságot okozhat, és megzavarhatja az alvást, a relaxációt és az intimitást.
Zajszennyezés-szabályozás
Ezért fontos a legnagyobb csend megőrzése a munkahelyen és a társadalomban. A helyi, regionális és országos szinten elfogadott zajszabályok és törvények hatékonyan mérsékelhetik a zajszennyezés negatív hatásait.
Környezetvédelmi ésaz ipari zümmögést a munkavédelmi törvény és az azt tiltó törvény szabályozza. E szabályozás értelmében a Munkahelyi Biztonsági és Egészségügyi Hivatal kritériumokat határozott meg az ipari zajra vonatkozóan, hogy korlátozza a hangexpozíció intenzitását és azt az időtartamot, ameddig ez az intenzitás megengedett.
Ha egy személy a nap különböző szakaszaiban különböző szintű zajnak van kitéve, akkor a zaj teljes expozícióját vagy dózisát (D) aarányból kapjuk.
ahol C a tényleges idő és T a megengedett idő bármely szinten. Ezzel a képlettel a lehető legnagyobb napi zajdózis 1 lenne, és az ezt meghaladó expozíció elfogadhatatlan.
Maximális hangerő
A beltéri zajra vonatkozó kritériumok három specifikációcsoportban vannak összefoglalva, amelyeket úgy kaptak, hogy szubjektív ítéleteket gyűjtöttek emberek nagy mintájától különböző konkrét helyzetekben. Ezek zajkritériumokká (NC) és preferált hanggörbéké (PNC) fejlődtek, amelyek határt szabnak a környezetbe juttatott szintnek. Az 1957-ben kifejlesztett NC görbék célja, hogy kényelmes munka- vagy lakókörnyezetet biztosítsanak azáltal, hogy meghatározzák a maximálisan megengedhető hangszintet oktávsávokban a teljes hangspektrumon.
A 11 görbéből álló teljes készlet számos helyzethez meghatározza a zajkritériumokat. Az 1971-ben kifejlesztett PNC grafika korlátokat szab az alacsony frekvenciájú zümmögésnek és a magas frekvenciájú sziszegésnek. Ezért előnyben részesítik őketrégebbi NC szabvány. A görbéken összefoglalva ezek a kritériumok tervezési célokat adnak a zajszintekre a különféle ötletek számára. A feladat vagy az élőhely specifikáció része a megfelelő PNC-görbe. Abban az esetben, ha a szint meghaladja a PNC határértékeit, hangelnyelő anyagok kerülhetnek a környezetbe, ha szükséges a szabványoknak való megfelelés érdekében.
Az alacsony zajszint leküzdhető további nedvszívó anyagokkal, például nehéz drapériákkal vagy beltéri burkolólapokkal. Ahol az azonosítható zaj alacsony szintje elvonhatja a figyelmet, vagy ahol fontos lehet a szomszédos irodákban és recepciós területeken folytatott beszélgetések titkossága, a nem kívánt hangok elfedhetők. A helyiségben elhelyezett kis fehér zajforrás, például a statikus levegő elfedheti a közeli irodákból zajló beszélgetéseket anélkül, hogy halálos hangerőt jelentene a közelben dolgozó emberek fülében.
Az ilyen típusú eszközöket gyakran használják orvosok és más szakemberek rendelőiben. A zajcsökkentés másik módja a hallásvédők használata, amelyeket ugyanúgy a fülre kell hordani, mint a fülvédőt. Kereskedelmi forgalomban kapható protektorok használatával a hangszín csökkentése jellemzően 10 dB 100 Hz-től 30 dB feletti tartományban érhető el 1000 Hz feletti frekvenciák esetén.
Hangszint észlelése
A kültéri zajkorlátozás az emberi kényelem szempontjából is fontos. Az épület építése akkor nyújt némi védelmet a külső hangokkal szemben, ha az épület megfelel a minimumkövetelményeknek, és haa zajszint az elfogadható határokon belül van.
Ezek a határértékek általában a nap bizonyos időszakaira vannak megadva, például a nappali órákban, este és éjszaka alvás közben. Az éjszakai hőmérséklet-inverzió okozta légköri fénytörés miatt viszonylag hangos hangok sugározhatnak egy meglehetősen távoli autópályáról, repülőtérről vagy vasútról.
A zajcsökkentés egyik érdekes módja a zajvédő falak építése az autópálya mentén, elválasztva azt a szomszédos lakóterületektől. Az ilyen szerkezetek hatékonyságát az utakon uralkodó és a nagy járművekben jellemző hangelhajlás korlátozza inkább az alacsony frekvenciákon. Ahhoz, hogy hatékonyak legyenek, 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 az ilyen típusú korlátokkal szemben, hogy a zajszintek számát is korlátoznia kell a jelentős zajcsökkentés elérése érdekében.
Definíció és példák
A Decibel (dB) hangszint mérésére szolgál, de széles körben használják az elektronikában, a jelátvitelben és a kommunikációban is. DB - az érintés logaritmikus leírása. Az arány megnyilvánulhat teljesítményben, hangnyomásban, feszültségben vagy intenzitásban, vagy számos más dologban. Később a dB-t a telefonhoz és a hanghoz társítjuk (a hangerővel kapcsolatban). 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 játszik le, a másik pedig ugyanennek a hangszínnek a hangosabb változatát P 2 hatványozással, de minden más (meddig, frekvencia) változatlan marad.
A köztük lévő decibelkülönbség meghatározása:
10 log (P 2 / P 1) dB, ahol a log a 10. alapértéket jelenti.
Ha a második kétszer annyi energiát termel, mint az első, a különbség dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
amint azt a grafikon mutatja, amely 10 logot ábrázol (P 2 / P 1) vs P 2 / P 1. A példa folytatásához, ha a második teljesítménye 10-szerese az elsőnek, a különbség dB-ben a következő lenne:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Ha a második milliószor ugyanolyan erősségű lenne, a dB különbség
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Ez a példa bemutatja a decibel skála egyik jellemzőjét, amely hasznos a hang megbeszélésekor. Nagyon nagy összefüggéseket tudnak leírni szerény méretű számokkal. De figyelni kell arra, hogy a decibel az arányt jelenti. Vagyis azt nem fogják megmondani, hogy bármelyik hangszóró mennyi energiát ad ki, csak a különbségből. És ügyeljen a definícióban szereplő 10-es tényezőre is, amely decibelben kifejezve a decit jelenti.
Akusztikus nyomás és dB
A frekvenciát általában mikrofonokkal mérik, és ezek (körülbelül) a nyomással arányosan reagálnak, s. Most a hanghullám ereje másoknálazonos feltételek mellett egyenlő a fej négyzetével. Hasonlóképpen, az ellenállásban lévő elektromos teljesítmény úgy megy, mint a feszültség megszorozva. A négyzet logaritmusa csak 2 log x, így a nyomás decibelre való átszámításánál 2-es tényező kerül bevezetésre. Ezért a p 1 és p 2 hangok két szintje közötti akusztikus nyomáskülönbség:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Mi történik, ha a hangteljesítmény felére csökken?
A 2 logaritmusa 0,3, tehát az 1/2 az 0,3, így ha a teljesítmény 2-szeresére csökken, akkor a hangszint 3 dB-lel csökken. És ha ezt a műveletet újra megismétli, akkor az akusztika további 3 dB-lel csökken.
Decibel méret
Fentebb láthatja, hogy a teljesítmény felére csökkentése 3 dB-lel csökkenti a 2. gyökér nyomását és a hangszintet.
Az első minta fehér zaj (az összes hallható frekvencia keveréke). A második minta ugyanaz a hangszín, a feszültség 2-es négyzetgyökének szorzójával csökken. Ennek reciprok értéke körülbelül 0,7, tehát 3 dB a feszültség vagy nyomás akár 70%-os csökkenésének felel meg. A zöld vonal a fúvókát az idő függvényében mutatja. A piros folyamatos exponenciális csökkenést jelez. Vegye figyelembe, hogy a feszültség minden második mintánál 50%-kal csökken.
Hangfájlok és flash-animáció: John Tann és George Hatsidimitris.
Mekkora egy decibel?
Ba következő sorozatban az egymást követő minták csak egy ponttal csökkennek.
Mi van, ha a különbség kisebb, mint egy decibel?
A hangszinteket ritkán adják meg tizedesjegyekkel. Ennek az az oka, hogy az 1 dB-nél kisebb eltéréseket nehéz megkülönböztetni.
És azt is láthatja, hogy az utolsó példa halkabb, mint az első, de nehéz észrevenni a különbséget az egymást követő párok között. 10log 10 (1,07)=0,3. Ezért a hangszint 0,3 dB-lel történő növeléséhez 7%-kal növelni kell a teljesítményt vagy 3,5%-kal a feszültséget.
