Melusaaste, ei-toivotut tai liialliset äänitasot voivat vaikuttaa haitallisesti ihmisten terveyteen ja ympäristön laatuun. Sitä esiintyy yleisesti monissa teollisuuslaitoksissa ja joillakin muilla työpaikoilla. Sekä tie-, rautatie- ja lentoliikenteeseen ja ulkoiluun liittyvä melusaaste.
äänenvoimakkuuden mittaaminen ja havaitseminen
Ääniaallot ovat ilmamolekyylien värähtelyjä, jotka kulkeutuvat melunlähteestä korvaan. Sitä kuvataan yleensä aallon äänenvoimakkuudella (amplitudilla) ja sävelkorkeudella (taajuudella). Äänenpainetaso eli SPL mitataan logaritmisina yksiköinä, joita kutsutaan desibeleiksi (dB). Normaali ihmiskorva pystyy havaitsemaan äänen, joka vaihtelee välillä 0 dB (kuulokynnys) - 140 dB. Samaan aikaan äänet 120 dB - 140 dB aiheuttavat kipua.
Mikä on äänitaso esimerkiksi kirjastossa? Se on noin 35 dB, kun taas liikkuvassa bussissa tai metrojunassa se on noin 85. Rakennustyötrakennukset voivat tuottaa lähteessään jopa 105 dB SPL:n. SPL pienenee etäisyyden mukaan kohteesta.
Äänienergian välittymisnopeutta kutsutaan intensiteetiksi, joka on verrannollinen SPL:n neliöön. Desibeliasteikon logaritmisen luonteen vuoksi 10 pisteen lisäys edustaa 10-kertaista lisäystä äänen voimakkuudessa. 20-vuotiaana se lähettää 100 kertaa enemmän. Ja 30 dB edustaa 1000-kertaista voimakkuuden lisäystä.
Toisa alta, kun jännitys kaksinkertaistuu, äänenvoimakkuus kasvaa vain 3 pistettä. Jos esimerkiksi rakennuspora tuottaa 90 dB melua, kaksi identtistä työkalua, jotka työskentelevät rinnakkain, muodostavat 93 dB. Ja kun yhdistetään kaksi ääntä, jotka eroavat SPL:ssä yli 15 pistettä, heikot äänet peittyvät (tai peittyvät) kovalla äänellä. Jos pora toimii esimerkiksi 80 dB:llä rakennustyömaalla puskutraktorin vieressä lämpötilassa 95, näiden kahden lähteen yhdistetty painetaso on 95. Kompressorin vähemmän voimakasta ääntä ei havaita.
Ääniaallon taajuus ilmaistaan jaksoina sekunnissa, mutta hertsejä käytetään yleisemmin (1 cps=1 Hz). Ihmisen tärykalvo on erittäin herkkä elin, jolla on suuri dynaaminen alue ja joka pystyy havaitsemaan ääniä taajuuksilla, jotka vaihtelevat 20 Hz:stä (matala äänenvoimakkuus) noin 20 000 Hz:iin (korkea äänenvoimakkuus). Ihmisäänen tonaliteetti normaalissa keskustelussa esiintyy taajuuksilla 250 Hz - 2000 Hz.
Tarkka äänitason mittaus ja tieteellinen kuvaus eroaa useimmista subjektiivisista ihmisten käsityksistä ja mielipiteistä. Ihmisen yksittäiset reaktiot meluon riippuvat sekä äänenkorkeudesta että äänenvoimakkuudesta. Normaalikuuloiset ihmiset havaitsevat yleensä korkeataajuiset äänet kovemmin kuin matalataajuiset äänet, joilla on sama amplitudi. Tästä syystä elektroniset melumittarit ottavat huomioon koetun äänenvoimakkuuden muutokset äänenkorkeuden kanssa.
Mittareiden taajuussuodattimet sovittavat lukemat ihmiskorvan herkkyyteen ja eri äänten suhteelliseen voimakkuuteen. Esimerkiksi ns. A-painotettua suodatinta käytetään yleisesti ympäröivän yhteisön diagnosoinnissa. Tällä suodattimella tehdyt SPL-mittaukset ilmaistaan A-painotettuina desibeleinä tai dBA.
Useimmat ihmiset pitävät ja kuvailevat SPL:n 6-10 dBA:n nousun "äänenvoimakkuuden" kaksinkertaistumiseksi. Toista järjestelmää, C-painotettua (dBS) asteikkoa, käytetään joskus iskumelutasoihin, kuten ampumiseen, ja se on yleensä tarkempi kuin dBA havaittujen äänten voimakkuuksien määrittämisessä matalataajuisten komponenttien kanssa.
Melutasot yleensä muuttuvat ajan myötä, joten mittaustiedot esitetään keskiarvoina yleisten äänitasojen ilmaisemiseksi. On olemassa useita tapoja tehdä tämä. Esimerkiksi sarja toistuvia äänitason mittauksia voidaan raportoida muodossa L 90=75 dBA, mikä tarkoittaa, että arvot olivat yhtä suuria tai suurempia kuin 75 dBA 90 prosenttia ajasta.
Toista yksikköä, jota kutsutaan ääniekvivalenttiasteiksi (L eq), voidaan käyttää keskimääräisen SPL:n ilmaisemiseen minkä tahansa kiinnostavan ajanjakson, kuten kahdeksan tunnin työpäivän, aj alta.(L eq on logaritminen arvo, ei aritmeettinen arvo, joten äänekkäät tapahtumat hallitsevat kokonaistulosta.)
Äänitason yksikkö nimeltä Day-Night Noise Value (DNL tai Ldn) ottaa huomioon sen tosiasian, että ihmiset ovat herkempiä äänille yöllä. Joten 10 dBA lisätään SPL-arvoihin, jotka on mitattu kello 10 ja 7 välillä. Esimerkiksi DNL-mittaukset ovat erittäin hyödyllisiä kuvaamaan lentokoneen kokonaismelulle altistumista.
Työskentely tehosteiden kanssa
Melu on enemmän kuin pelkkä haitta. Tietyillä altistustasoilla ja -kestoilla se voi aiheuttaa fyysisiä vaurioita tärykalvolle ja sisäkorvan herkille karvasoluille, mikä johtaa tilapäiseen tai pysyvään kuulon menetykseen.
Se ei yleensä tapahdu alle 80 dBA:n SPL:illä (kahdeksan tunnin vaikutustasot on parasta pitää alle 85:n). Mutta useimmat ihmiset, jotka altistuvat toistuvasti yli 105 dBA:lle, kärsivät jonkinasteisesta pysyvästä kuulonalenemasta. Lisäksi liiallinen melu altistus voi myös nostaa verenpainetta ja sykettä, aiheuttaa ärtyneisyyttä, ahdistusta ja henkistä väsymystä sekä häiritä unta, rentoutumista ja läheisyyttä.
Melusaasteen hallinta
Siksi on tärkeää säilyttää äärimmäinen hiljaisuus työpaikalla ja yhteiskunnassa. Paikallisella, alueellisella ja kansallisella tasolla hyväksytyt melumääräykset ja -lait voivat lieventää tehokkaasti melusaasteen kielteisiä vaikutuksia.
Ympäristö- jateollista huminaa säännellään työturvallisuus- ja työterveyslain ja sen vastaisen lain alaisina. Näiden määräysten mukaisesti Työturvallisuus- ja työterveysvirasto asetti teollisuusmelulle kriteerit rajoittaakseen ääni altistuksen voimakkuutta ja sen sallitun keston.
Jos henkilö altistuu eri melutasoille eri aikoina vuorokauden aikana, melun kokonais altistus tai -annos (D) saadaan suhteesta
jossa C on todellinen aika ja T on sallittu aika millä tahansa tasolla. Tätä kaavaa käytettäessä suurin mahdollinen päivittäinen meluannos olisi 1, ja sitä suurempi altistuminen ei olisi hyväksyttävää.
Maksimaalinen äänitaso
Sisämelukriteerit on tiivistetty kolmeen erittelysarjaan, jotka saatiin keräämällä subjektiivisia arvioita suurelta ihmisjoukolta erilaisissa erityistilanteissa. Niistä on kehittynyt Noise Criteria (NC) ja Preferred Tone Curves (PNC), jotka asettavat rajat ympäristöön joutuville tasoille. Vuonna 1957 kehitetyt NC-käyrät pyrkivät tarjoamaan mukavan työ- tai asuinympäristön määrittelemällä suurimman sallitun äänitason oktaavikaistoina koko audiospektrissä.
Täydellinen 11 käyrän sarja määrittää melukriteerit monenlaisiin tilanteisiin. Vuonna 1971 kehitetty PNC-grafiikka lisää rajoja matalataajuiselle huminalle ja korkeataajuuksiselle suhinalle. Siksi ne ovat suositeltaviavanhempi NC-standardi. Käyriin tiivistettynä nämä kriteerit tarjoavat suunnittelutavoitteet eri ideoiden melutasoille. Osa työn tai elinympäristön määrittelystä on vastaava PNC-käyrä. Jos taso ylittää PNC-rajat, ympäristöön voidaan päästää ääntä vaimentavia materiaaleja standardien noudattamiseksi.
Alhainen melutaso voidaan voittaa ylimääräisellä imukykyisellä materiaalilla, kuten painavilla verhoilla tai sisälaatoilla. Jos alhainen tunnistettava melutaso saattaa häiritä tai jos keskustelujen yksityisyys viereisissä toimistoissa ja vastaanottoalueilla saattaa olla tärkeää, ei-toivotut äänet voivat peittyä. Huoneeseen sijoitettu pieni valkoisen kohinan lähde, kuten staattinen ilma, voi peittää keskustelun läheisistä toimistoista ilman, että se on tappava äänitaso lähellä työskentelevien ihmisten korville.
Tällaista laitetta käytetään usein lääkäreiden ja muiden ammattilaisten toimistoissa. Toinen melunvaimennusmenetelmä on kuulonsuojaimien käyttö, joita käytetään korvien päällä samalla tavalla kuin kuulosuojaimia. Kaupallisesti saatavia suojalaitteita käyttämällä voidaan saavuttaa äänenvaimennus tyypillisesti 10 dB:stä 100 Hz:ssä yli 30 dB:iin yli 1 000 Hz:n taajuuksilla.
Tunnista äänitaso
Ulkon melurajoitukset ovat myös tärkeitä ihmisen mukavuuden kann alta. Rakennuksen rakentaminen antaa jonkin verran suojaa ulkoisilta ääniltä, jos rakennus täyttää vähimmäisvaatimukset ja josmelutaso on hyväksyttävissä rajoissa.
Nämä rajat määritetään yleensä tietyille vuorokauden jaksoille, kuten päivänvalossa, illalla ja yöllä nukkuessa. Yölämpötilan inversion aiheuttaman ilmakehän taittumisen vuoksi melko kaukaiselta moottoritieltä, lentoasem alta tai rautateelta voi päästä suhteellisen kovia ääniä.
Yksi mielenkiintoisista meluntorjuntamenetelmistä on meluesteiden rakentaminen v altatien varrelle, joka erottaa sen viereisistä asuinalueista. Tällaisten rakenteiden tehokkuutta rajoittaa teillä vallitseva ja suurille ajoneuvoille ominaista äänen diffraktio enemmän matalilla taajuuksilla. Ollakseen tehokkaita niiden on oltava mahdollisimman lähellä melun lähdettä tai havainnoijaa, mikä maksimoi diffraktion, joka vaaditaan äänen saavuttamiseksi havaitsijan luo. Toinen tämän tyyppiselle esteelle asetettu vaatimus on, että sen on myös rajoitettava äänitasojen määrää, jotta melua voidaan vähentää merkittävästi.
Määritelmä ja esimerkit
Desibeliä (dB) käytetään äänitasojen mittaamiseen, mutta sitä käytetään myös laaj alti elektroniikassa, signaaleissa ja viestinnässä. DB - logaritminen tapa kuvata tangenttia. Suhde voi ilmetä tehona, äänenpaineena, jännitteenä tai intensiteetinä tai useana muuna asiana. Myöhemmin yhdistämme dB:n puhelimeen ja ääneen (suhteessa äänenvoimakkuuteen). Mutta ensin, saadaksesi käsityksen logaritmisista lausekkeista, katsotaanpa joitain lukuja.
Voimme esimerkiksi olettaa, että kaiuttimia on kaksi,joista ensimmäinen soittaa äänen teholla P 1 ja toinen saman sävyn kovempaa versiota teholla P 2, mutta kaikki muu (kuinka pitkälle, taajuus) pysyy ennallaan.
Niiden välinen desibeliero on määritelty
10 log (P 2 / P 1) dB jossa log on kantaluku 10.
Jos toinen tuottaa kaksi kertaa enemmän energiaa kuin ensimmäinen, ero on dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
kuten kaaviossa, joka piirtää 10 logarin (P 2 / P 1) vs P 2 / P 1. Jatkaksemme esimerkkiä, jos toisen teho on 10 kertaa suurempi kuin ensimmäisen, ero dB:ssä olisi:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Jos kakkosella olisi sama voimakkuus miljoona kertaa, dB ero olisi
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Tämä esimerkki näyttää yhden desibeliasteikon ominaisuuden, joka on hyödyllinen puhuttaessa äänestä. He voivat kuvata erittäin suuria suhteita vaatimattomilla numeroilla. Mutta sinun on kiinnitettävä huomiota siihen, että desibeli edustaa suhdetta. Eli ei kerrota, kuinka paljon tehoa mikään kaiuttimista lähettää, vain eron perusteella. Ja kiinnitä huomiota myös määritelmän kertoimeen 10, joka tarkoittaa desibeliä.
Akustinen paine ja dB
Taajuutta mitataan yleensä mikrofoneilla ja ne reagoivat (suunnilleen) verrannollisesti paineeseen, s. Nyt ääniaallon voima muillasamoissa olosuhteissa on yhtä suuri kuin pään neliö. Vastaavasti vastuksen sähköteho menee kuin jännite kerrottuna. Neliön logaritmi on vain 2 log x, joten kun paine muunnetaan desibeleiksi, otetaan käyttöön kerroin 2. Siksi akustisen paineen ero kahden äänitason välillä, joilla on p 1 ja p 2, on:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Mitä tapahtuu, kun ääniteho puolitetaan?
Kakson logaritmi on 0,3, joten 1/2 on 0,3. Jos tehoa vähennetään 2 kertaa, äänitaso pienenee 3 dB. Ja jos teet tämän toimenpiteen uudelleen, akustiikka heikkenee vielä 3 dB.
Desibelin koko
Yllä näet, että tehon puolittaminen vähentää painetta root 2:lle ja äänitasolle 3 dB.
Ensimmäinen näyte on valkoista kohinaa (seos kaikista kuultavista taajuuksista). Toinen näyte on sama sävy, jonka jännitettä on vähennetty 2:n neliöjuuren kertoimella. Sen käänteisarvo on noin 0,7, joten 3 dB vastaa jännitteen tai paineen alenemista jopa 70 %. Vihreä viiva näyttää suuttimen ajan funktiona. Punainen kuvaa jatkuvaa eksponentiaalista laskua. Huomaa, että jännite laskee 50 % joka toisella näytteellä.
Äänitiedostot ja flash-animaatiot John Tannin ja George Hatsidimitris.
Kuinka suuri desibeli on?
Bseuraavassa sarjassa peräkkäiset näytteet pienenevät vain yhdellä pisteellä.
Entä jos ero on pienempi kuin desibeli?
Äänitasot ilmoitetaan harvoin desimaaleissa. Syynä on se, että alle 1 dB:n eroja on vaikea erottaa.
Ja voit myös nähdä, että viimeinen esimerkki on hiljaisempi kuin ensimmäinen, mutta on vaikea nähdä eroa peräkkäisten parien välillä. 10log 10 (1,07)=0,3. Jos haluat nostaa äänitasoa 0,3 dB:llä, sinun on lisättävä tehoa 7 % tai jännitettä 3,5 %.
