Hlukové znečistenie, nežiaduce alebo nadmerné hladiny zvuku môžu mať škodlivé účinky na ľudské zdravie a kvalitu životného prostredia. Bežne sa vyskytuje v mnohých priemyselných zariadeniach a niektorých iných pracoviskách. Rovnako ako hluk spojený s cestnou, železničnou a leteckou dopravou a vonkajšími aktivitami.
Meranie a vnímanie hlasitosti
Zvukové vlny sú vibrácie molekúl vzduchu prenášané zo zdroja hluku do ucha. Zvyčajne sa popisuje ako hlasitosť (amplitúda) a výška (frekvencia) vlny. Hladina akustického tlaku alebo SPL sa meria v logaritmických jednotkách nazývaných decibely (dB). Normálne ľudské ucho dokáže rozpoznať tón v rozsahu od 0 dB (prah počutia) do 140 dB. Zvuky od 120 dB do 140 dB zároveň spôsobujú bolesť.
Aká je úroveň zvuku, napríklad v knižnici? Je to asi 35 dB, pričom vo vnútri idúceho autobusu alebo vlaku metra je to asi 85. Stavebné prácebudovy môžu generovať až 105 dB SPL pri zdroji. SPL klesá so vzdialenosťou od objektu.
Rýchlosť, ktorou sa prenáša zvuková energia, sa nazýva intenzita, úmerná druhej mocnine SPL. Vzhľadom na logaritmickú povahu decibelovej stupnice predstavuje 10-bodové zvýšenie 10-násobné zvýšenie intenzity zvuku. Pri 20 vysiela 100x viac. A 30 dB predstavuje 1000-násobné zvýšenie intenzity.
Na druhej strane, keď sa napätie zdvojnásobí, úroveň hlasitosti zvuku sa zvýši iba o 3 body. Napríklad, ak stavebná vŕtačka produkuje 90 dB hluku, potom dva rovnaké nástroje pracujúce vedľa seba vytvoria 93 dB. A keď sa spoja dva zvuky, ktoré sa líšia o viac ako 15 bodov v SPL, slabé tóny sú maskované (alebo prehlušené) hlasitým zvukom. Napríklad, ak vŕtačka beží na 80 dB na stavenisku vedľa buldozéra pri 95, úroveň kombinovaného tlaku týchto dvoch zdrojov bude nameraná ako 95. Menej intenzívny tón z kompresora nebude badateľný.
Frekvencia zvukovej vlny sa vyjadruje v cykloch za sekundu, ale častejšie sa používa hertz (1 cps=1 Hz). Ľudská tympanická membrána je vysoko citlivý orgán s veľkým dynamickým rozsahom, ktorý je schopný detekovať zvuky vo frekvenciách od 20 Hz (nízke tóny) do približne 20 000 Hz (vysoké tóny). Tonalita ľudského hlasu pri bežnej konverzácii sa vyskytuje pri frekvenciách od 250 Hz do 2000 Hz.
Presné meranie hladiny zvuku a vedecký popis sa líšia od väčšiny subjektívnych ľudských predstáv a názorov na to. Jednotlivé ľudské reakcie na hluk závisia od výšky tónu aj od hlasitosti. Ľudia s normálnym sluchom zvyčajne vnímajú vysokofrekvenčné zvuky hlasnejšie ako nízkofrekvenčné zvuky rovnakej amplitúdy. Z tohto dôvodu elektronické merače hluku zohľadňujú zmeny vnímanej hlasitosti s výškou tónu.
Frekvenčné filtre v meračoch slúžia na prispôsobenie nameraných hodnôt citlivosti ľudského ucha a relatívnej hlasitosti rôznych zvukov. Na diagnostiku okolitej komunity sa bežne používa napríklad takzvaný A-vážený filter. Merania SPL vykonané pomocou tohto filtra sú vyjadrené v A-vážených decibeloch alebo dBA.
Väčšina ľudí vníma a popisuje zvýšenie SPL o 6-10 dBA ako zdvojnásobenie "hlasitosti". Iný systém, stupnica C-weighted (dBS), sa niekedy používa na hladiny nárazového hluku, ako je streľba, a má tendenciu byť presnejší ako dBA pre vnímanú hlasitosť zvukov s nízkofrekvenčnými zložkami.
Úrovne hluku majú tendenciu sa časom meniť, takže namerané údaje sú prezentované ako priemery na vyjadrenie celkových hladín zvuku. Existuje niekoľko spôsobov, ako to urobiť. Napríklad séria opakovaných meraní hladiny zvuku by mohla byť hlásená ako L 90=75 dBA, čo znamená, že hodnoty boli rovné alebo väčšie ako 75 dBA počas 90 percent času.
Ďalšia jednotka nazývaná stupne zvukového ekvivalentu (L eq) sa môže použiť na vyjadrenie priemerného SPL počas akéhokoľvek obdobia záujmu, ako je napríklad osemhodinový pracovný deň.(L eq je logaritmická hodnota, nie aritmetická hodnota, takže celkovému výsledku dominujú hlasné udalosti.)
Jednotka hladiny zvuku nazývaná denná a nočná hodnota hluku (DNL alebo Ldn) zohľadňuje skutočnosť, že ľudia sú v noci citlivejší na tón. Takže k hodnotám SPL nameraným medzi 10:00 a 7:00 sa pripočítava 10-dBA. Napríklad merania DNL sú veľmi užitočné pri popise celkového vystavenia hluku lietadla.
Práca s efektmi
Hluk je viac než len obťažovanie. Pri určitých úrovniach a trvaní expozície môže spôsobiť fyzické poškodenie ušného bubienka a citlivých vláskových buniek vo vnútornom uchu, čo má za následok dočasnú alebo trvalú stratu sluchu.
Zvyčajne sa to nevyskytuje pri SPL pod 80 dBA (8-hodinové úrovne vplyvu je najlepšie udržiavať pod 85). Ale väčšina ľudí opakovane vystavených viac ako 105 dBA bude mať určitý stupeň trvalej straty sluchu. Okrem toho nadmerné vystavovanie sa hluku môže tiež zvýšiť krvný tlak a srdcový tep, spôsobiť podráždenosť, úzkosť a duševnú únavu a narušiť spánok, relaxáciu a intimitu.
Kontrola znečistenia hlukom
Preto je dôležité zachovávať na pracovisku a v spoločnosti maximálne ticho. Nariadenia a zákony týkajúce sa hluku prijaté na miestnej, regionálnej a národnej úrovni môžu byť účinné pri zmierňovaní negatívnych účinkov znečistenia hlukom.
Environmentálne apriemyselný hum sa riadi zákonom o bezpečnosti a ochrane zdravia pri práci a zákonom proti nemu. Podľa týchto predpisov Úrad pre bezpečnosť a ochranu zdravia pri práci stanovil kritériá pre priemyselný hluk, aby stanovil limity intenzity vystavenia zvuku a dobu, počas ktorej môže byť táto intenzita povolená.
Ak je osoba vystavená rôznym úrovniam hluku v rôznych časoch počas dňa, celková expozícia alebo dávka (D) hluku sa získa z pomeru,
kde C je skutočný čas a T je povolený čas na akejkoľvek úrovni. Pri použití tohto vzorca by najvyššia možná denná dávka hluku bola 1 a akákoľvek expozícia nad touto hranicou by bola neprijateľná.
Maximálna hladina zvuku
Kritériá pre vnútorný hluk sú zhrnuté v troch súboroch špecifikácií, ktoré boli získané zozbieraním subjektívnych úsudkov od veľkej vzorky ľudí v rôznych špecifických situáciách. Tie sa vyvinuli do Noise Criteria (NC) a Preferred Tone Curves (PNC), ktoré stanovujú limity pre úroveň zavedenú do prostredia. NC krivky, vyvinuté v roku 1957, majú za cieľ poskytnúť pohodlné pracovné alebo životné prostredie špecifikovaním maximálnej povolenej hladiny zvuku v oktávových pásmach v rámci celého zvukového spektra.
Kompletná sada 11 kriviek definuje kritériá hluku pre širokú škálu situácií. PNC grafika, vyvinutá v roku 1971, pridáva limity pre nízkofrekvenčné bzučanie a vysokofrekvenčné syčanie. Preto sú preferovanéstarší NC štandard. Zhrnuté na krivkách, tieto kritériá poskytujú návrhové ciele pre hladiny hluku pre rôzne nápady. Súčasťou špecifikácie práce alebo biotopu je zodpovedajúca krivka PNC. V prípade, že hladina prekročí limity PNC, môžu sa do prostredia dostať materiály pohlcujúce zvuk, ak je to potrebné na splnenie noriem.
Nízka hladina hluku môže byť prekonaná dodatočným absorbčným materiálom, ako sú ťažké závesy alebo interiérové dlaždice. Tam, kde môže byť nízka úroveň identifikovateľného hluku rušivá, alebo kde môže byť dôležité súkromie rozhovorov v susedných kanceláriách a priestoroch recepcie, môžu byť nechcené zvuky maskované. Malý zdroj bieleho šumu, ako je napríklad statický vzduch, umiestnený v miestnosti môže maskovať konverzáciu z okolitých kancelárií bez toho, aby predstavoval smrteľnú hladinu zvuku pre uši ľudí pracujúcich v blízkosti.
Tento typ zariadenia sa často používa v ordináciách lekárov a iných odborníkov. Ďalším spôsobom zníženia hluku je použitie chráničov sluchu, ktoré sa nosia cez uši rovnako ako chrániče sluchu. Použitím komerčne dostupných chráničov možno dosiahnuť zníženie tónu v rozsahu typicky od 10 dB pri 100 Hz do viac ako 30 dB pri frekvenciách nad 1 000 Hz.
Zistiť úroveň zvuku
Limity vonkajšieho hluku sú dôležité aj pre ľudské pohodlie. Konštrukcia budovy poskytne určitú ochranu pred vonkajšími zvukmi, ak budova spĺňa minimálne normy a akhladina hluku je v prijateľných medziach.
Tieto limity sú zvyčajne špecifikované pre určité obdobia dňa, napríklad počas denného svetla, večer a v noci počas spánku. V dôsledku lomu v atmosfére spôsobeného teplotnou inverziou v noci sa môžu z pomerne vzdialenej diaľnice, letiska alebo železnice vydávať pomerne hlasné zvuky.
Jednou zo zaujímavých metód kontroly hluku je výstavba protihlukových stien pozdĺž diaľnice, ktorá ju oddeľuje od priľahlých obytných štvrtí. Účinnosť takýchto štruktúr je obmedzená difrakciou zvuku viac pri nízkych frekvenciách, ktoré prevládajú na cestách a sú vlastné veľkým vozidlám. Aby boli účinné, musia byť čo najbližšie k zdroju alebo pozorovateľovi hluku, čím sa maximalizuje difrakcia potrebná na to, aby sa zvuk dostal k pozorovateľovi. Ďalšou požiadavkou na tento typ bariéry je, že musí tiež obmedziť počet hladín zvuku, aby sa dosiahlo výrazné zníženie hluku.
Definícia a príklady
Decibel (dB) sa používa na meranie hladín zvuku, ale je tiež široko používaný v elektronike, signáloch a komunikáciách. DB - logaritmický spôsob popisu tangencie. Pomer sa môže prejaviť ako výkon, akustický tlak, napätie alebo intenzita alebo niekoľko ďalších vecí. Neskôr spájame dB s telefónom a zvukom (vo vzťahu k hlasitosti). Ale najprv, aby sme získali predstavu o logaritmických výrazoch, pozrime sa na niektoré čísla.
Môžeme napríklad predpokladať, že sú tam dvaja rečníci,prvý z nich hrá zvuk so silou P 1 a druhý hlasnejšiu verziu toho istého tónu so silou P 2, ale všetko ostatné (ako ďaleko, frekvencia) zostáva rovnaké.
Rozdiel v decibeloch medzi nimi je definovaný ako
10 log (P 2 / P 1) dB, kde log je pre základ 10.
Ak druhý produkuje dvakrát toľko energie ako prvý, rozdiel je v dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
ako je znázornené v grafe, ktorý zobrazuje 10 log (P 2 / P 1) vs. P 2 / P 1. Ak chcete pokračovať v príklade, ak má druhý 10-násobok výkonu prvého, rozdiel v dB by bol:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Ak by druhá mala rovnakú silu miliónkrát, rozdiel v dB by bol
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Tento príklad ukazuje jednu vlastnosť decibelových stupníc, ktorá je užitočná pri diskusii o zvuku. Môžu opísať veľmi veľké vzťahy pomocou skromných čísel. Musíte však venovať pozornosť tomu, že decibel predstavuje pomer. To znamená, že nebude povedané, koľko energie vydáva ktorýkoľvek z reproduktorov, iba z rozdielu. A tiež dávajte pozor na faktor 10 v definícii, čo znamená deci v decibeloch.
Akustický tlak a dB
Frekvencia sa zvyčajne meria pomocou mikrofónov a tie reagujú (približne) úmerne tlaku, s. Teraz sila zvukovej vlny na inéza rovnakých podmienok sa rovná štvorcu hlavy. Podobne elektrická energia v rezistore ide ako násobok napätia. Logaritmus druhej mocniny je iba 2 log x, takže pri prepočte tlaku na decibely sa zavedie faktor 2. Rozdiel v stupňoch akustického tlaku medzi dvoma úrovňami zvukov s p 1 a p 2 je teda:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Čo sa stane, keď sa akustický výkon zníži na polovicu?
Logaritmus 2 je 0,3, takže 1/2 je 0,3. Ak sa teda výkon zníži 2-krát, hladina zvuku sa zníži o 3 dB. A ak túto operáciu urobíte znova, akustika sa zníži o ďalšie 3 dB.
Veľkosť decibelov
Vyššie môžete vidieť, že zníženie výkonu na polovicu znižuje tlak na koreň 2 a hladinu zvuku o 3 dB.
Prvou vzorkou je biely šum (zmes všetkých počuteľných frekvencií). Druhá vzorka je rovnaký tón s napätím zníženým o faktor druhej odmocniny 2. Jeho recipročná hodnota je približne 0,7, takže 3 dB zodpovedajú zníženiu napätia alebo tlaku až o 70 %. Zelená čiara zobrazuje trysku ako funkciu času. Červená znázorňuje nepretržitý exponenciálny pokles. Všimnite si, že napätie klesne o 50 % pri každej druhej vzorke.
Zvukové súbory a flashová animácia od Johna Tanna a Georgea Hatsidimitrisa.
Aký veľký je decibel?
Bv nasledujúcej sérii sa počet po sebe idúcich vzoriek zníži iba o jeden bod.
Čo ak je rozdiel menší ako decibel?
Hladiny zvuku sa zriedka uvádzajú na desatinné miesta. Dôvodom je, že tie, ktoré sa líšia o menej ako 1 dB, je ťažké rozlíšiť.
A tiež môžete vidieť, že posledný príklad je tichší ako prvý, ale je ťažké vidieť rozdiel medzi po sebe idúcimi pármi. 10log 10 (1,07)=0,3. Preto, aby ste zvýšili hladinu zvuku o 0,3 dB, musíte zvýšiť výkon o 7 % alebo napätie o 3,5 %.
