Buller, oönskade eller för höga ljudnivåer kan ha skadliga effekter på människors hälsa och miljökvalitet. Det förekommer ofta i många industrianläggningar och vissa andra arbetsplatser. Samt buller i samband med väg-, järnvägs- och flygtrafik och utomhusaktiviteter.
Mätning och uppfattning av ljudstyrka
Ljudvågor är vibrationer av luftmolekyler som transporteras från en bruskälla till örat. Det beskrivs vanligtvis i termer av ljudstyrka (amplitud) och tonhöjd (frekvens) för vågen. Ljudtrycksnivå, eller SPL, mäts i logaritmiska enheter som kallas decibel (dB). Det normala mänskliga örat kan upptäcka en ton som sträcker sig från 0 dB (hörseltröskel) till 140 dB. Samtidigt orsakar ljud från 120 dB till 140 dB smärta.
Hur är till exempel ljudnivån i biblioteket? Det är cirka 35 dB, medan det inne i en rörlig buss eller tunnelbana är cirka 85. Byggarbetebyggnader kan generera upp till 105 dB SPL vid källan. SPL minskar med avståndet från motivet.
Hastigheten med vilken ljudenergi sänds kallas intensitet, proportionell mot kvadraten på SPL. På grund av decibelskalans logaritmiska karaktär representerar en ökning med 10 punkter en 10-faldig ökning av ljudintensiteten. Vid 20 sänder den 100 gånger mer. Och 30dB representerar en 1000x ökning av intensiteten.
Å andra sidan, när spänningen fördubblas, ökar ljudvolymen bara med 3 punkter. Till exempel, om en konstruktionsborr producerar 90 dB buller, kommer två identiska verktyg som arbetar sida vid sida att skapa 93 dB. Och när två ljud som skiljer sig mer än 15 poäng i SPL kombineras, maskeras (eller dränks) de svaga tonerna av det höga ljudet. Till exempel, om en borr körs med 80 dB på en byggarbetsplats bredvid en bulldozer vid 95, kommer den kombinerade trycknivån för dessa två källor att mätas till 95. En mindre intensiv ton från kompressorn kommer inte att märkas.
Frekvensen för en ljudvåg uttrycks i cykler per sekund, men hertz används oftare (1 cps=1 Hz). Det mänskliga trumhinnan är ett mycket känsligt organ med ett stort dynamiskt omfång, som kan upptäcka ljud vid frekvenser från 20 Hz (låg tonhöjd) till ungefär 20 000 Hz (hög tonhöjd). Tonaliteten hos den mänskliga rösten i normala samtal uppträder vid frekvenser från 250 Hz till 2000 Hz.
Exakt ljudnivåmätning och vetenskaplig beskrivning skiljer sig från de flesta subjektiva mänskliga föreställningar och åsikter om det. Individuella mänskliga reaktioner på buller beror på både tonhöjd och ljudstyrka. Personer med normal hörsel uppfattar vanligtvis högfrekventa ljud högre än lågfrekventa ljud med samma amplitud. Av denna anledning tar elektroniska brusmätare hänsyn till förändringar i upplevd ljudstyrka med tonhöjd.
Frekvensfilter i mätarna tjänar till att matcha avläsningarna med känsligheten hos det mänskliga örat och den relativa ljudstyrkan hos olika ljud. Det så kallade A-vägda filtret används till exempel ofta för att diagnostisera det omgivande samhället. SPL-mätningar gjorda med detta filter uttrycks i A-vägda decibel eller dBA.
De flesta uppfattar och beskriver en 6-10 dBA ökning av SPL som en fördubbling av "ljudstyrkan". Ett annat system, den C-vägda (dBS)-skalan, används ibland för kollisionsljudnivåer som fotografering och tenderar att vara mer exakt än dBA för den upplevda styrkan av ljud med lågfrekventa komponenter.
Ljudnivåer tenderar att förändras över tiden, så mätdata presenteras som medelvärden för att uttrycka övergripande ljudnivåer. Det finns flera sätt att göra detta. Till exempel kan en serie upprepade ljudnivåmätningar rapporteras som L 90=75 dBA, vilket betyder att värdena var lika med eller större än 75 dBA under 90 procent av tiden.
En annan enhet som kallas ljudekvivalenta grader (L eq) kan användas för att uttrycka den genomsnittliga SPL över vilken period som helst av intresse, till exempel en åtta timmar lång arbetsdag.(L eq är ett logaritmiskt värde, inte ett aritmetiskt värde, så höga händelser dominerar det totala resultatet.)
En enhet för ljudnivå som kallas Day-Night Noise Value (DNL eller Ldn) tar hänsyn till det faktum att människor är mer känsliga för ton på natten. Så 10-dBA läggs till SPL-värden som mäts mellan 10:00 och 07:00. DNL-mätningar är till exempel mycket användbara för att beskriva den totala exponeringen för flygbuller.
Arbeta med effekter
Buller är mer än bara en olägenhet. Vid vissa exponeringsnivåer och varaktigheter kan det orsaka fysisk skada på trumhinnan och känsliga hårceller i innerörat, vilket resulterar i tillfällig eller permanent hörselnedsättning.
Det förekommer vanligtvis inte vid SPL under 80 dBA (åtta timmars inflytandenivåer hålls bäst under 85). Men de flesta som upprepade gånger exponeras för mer än 105 dBA kommer att ha en viss grad av permanent hörselnedsättning. Dessutom kan överdriven exponering för buller också öka blodtrycket och hjärtfrekvensen, orsaka irritabilitet, ångest och mental trötthet och störa sömn, avslappning och intimitet.
Bullerkontroll
Därför är det viktigt att upprätthålla största möjliga tystnad på arbetsplatsen och i samhället. Bullerbestämmelser och lagar som antagits på lokal, regional och nationell nivå kan vara effektiva för att mildra de negativa effekterna av buller.
Miljö- ochindustribrum regleras under arbetarskyddslagen och lagen mot denna. Enligt dessa föreskrifter har arbetarskyddsförv altningen fastställt kriterier för industribuller för att införa gränser för intensiteten av ljudexponering och hur länge denna intensitet kan tillåtas.
Om en person exponeras för olika ljudnivåer vid olika tidpunkter under dagen, erhålls den totala exponeringen eller dosen (D) av bullret från förhållandet
där C är den faktiska tiden och T är den tillåtna tiden på vilken nivå som helst. Med denna formel skulle den högsta möjliga dagliga bullerdosen vara 1, och all exponering över det skulle vara oacceptabel.
Max ljudnivå
Kriterier för inomhusljud sammanfattas i tre uppsättningar specifikationer som erhölls genom att samla in subjektiva bedömningar från ett stort urval av människor i olika specifika situationer. Dessa har utvecklats till Noise Criteria (NC) och Preferred Tone Curves (PNC), som sätter gränser för nivån som introduceras i miljön. NC-kurvor, utvecklade 1957, syftar till att ge en bekväm arbets- eller boendemiljö genom att specificera den högsta tillåtna ljudnivån i oktavband över hela ljudspektrumet.
En komplett uppsättning av 11 kurvor definierar bruskriterier för ett brett spektrum av situationer. PNC-grafik, utvecklad 1971, lägger till gränser för lågfrekvent brum och högfrekvent brus. Därför är de att föredraäldre NC-standard. Sammanfattat på kurvorna ger dessa kriterier designmål för ljudnivåer för olika idéer. En del av jobbet eller habitatspecifikationen är motsvarande PNC-kurva. I händelse av att nivån överskrider PNC-gränserna, kan ljudabsorberande material introduceras i miljön efter behov för att uppfylla standarderna.
Låga ljudnivåer kan övervinnas med extra absorberande material som tunga draperier eller kakel inomhus. Där låga nivåer av identifierbart buller kan vara distraherande, eller där integriteten för samtal i angränsande kontor och receptioner kan vara viktig, kan oönskade ljud maskeras. En liten källa till vitt brus, som statisk luft, placerad i ett rum kan dölja samtal från närliggande kontor utan att vara en dödlig ljudnivå för människor som arbetar i närheten.
Denna typ av enhet används ofta på läkares och andra yrkesverksammas kontor. En annan metod för brusreducering är användningen av hörselskydd, som bärs över öronen på samma sätt som hörselkåpor. Genom att använda kommersiellt tillgängliga skydd kan tonreducering uppnås inom området vanligtvis från 10 dB vid 100 Hz till över 30 dB för frekvenser över 1 000 Hz.
Detektera ljudnivå
Utomhusbullergränser är också viktiga för människors komfort. Byggandet av en byggnad kommer att ge ett visst skydd mot externa ljud om byggnaden uppfyller minimikraven och omljudnivån är inom acceptabla gränser.
Dessa gränser anges vanligtvis för vissa perioder på dygnet, till exempel under dagsljus, på kvällen och på natten när du sover. På grund av brytning i atmosfären orsakad av temperaturinversionen på natten, kan relativt höga ljud sändas ut från en ganska avlägsen motorväg, flygplats eller järnväg.
En av de intressanta metoderna för bullerkontroll är att bygga bullerbarriärer längs motorvägen som skiljer den från angränsande bostadsområden. Effektiviteten hos sådana strukturer begränsas av diffraktionen av ljud mer vid låga frekvenser, som råder på vägar och är inneboende i stora fordon. För att vara effektiva måste de vara så nära bruskällan eller observatören som möjligt, och därigenom maximera diffraktionen som krävs för att ljudet ska nå observatören. Ett annat krav för denna typ av barriär är att den också måste begränsa antalet ljudnivåer för att uppnå betydande bullerreducering.
Definition och exempel
Decibel (dB) används för att mäta ljudnivåer, men det används också i stor utsträckning inom elektronik, signaler och kommunikation. DB - logaritmiskt sätt att beskriva tangens. Förhållandet kan visa sig som effekt, ljudtryck, spänning eller intensitet, eller flera andra saker. Senare associerar vi dB med telefon och ljud (i förhållande till ljudstyrka). Men först, för att få en uppfattning om logaritmiska uttryck, låt oss titta på några siffror.
Vi kan till exempel anta att det finns två högtalare,den första spelar ett ljud med styrkan P 1 och den andra en högre version av samma ton med styrkan P 2, men allt annat (hur långt, frekvens) förblir detsamma.
Decibelskillnaden mellan dem definieras som
10 logg (P 2 / P 1) dB där loggen är för bas 10.
Om den andra producerar dubbelt så mycket energi som den första är skillnaden i dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
som visas i diagrammet som plottar 10 log (P 2 / P 1) mot P 2 / P 1. För att fortsätta exemplet, om den andra har 10 gånger styrkan av den första, skulle skillnaden i dB vara:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Om tvåan hade samma styrka en miljon gånger skulle dB-skillnaden vara
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Det här exemplet visar en funktion hos decibelskalorna som är användbar när man diskuterar ljud. De kan beskriva mycket stora relationer genom att använda siffror av blygsamma storlek. Men du måste vara uppmärksam på att decibel representerar förhållandet. Det vill säga, det kommer inte att sägas hur mycket kraft någon av högtalarna avger, bara från skillnaden. Och var också uppmärksam på faktorn 10 i definitionen, som står för deci i decibel.
Akustiskt tryck och dB
Frekvens mäts vanligtvis med mikrofoner och de svarar (ungefär) proportionellt mot trycket, s. Nu kraften i ljudvågen på andraunder samma förhållanden är lika med kvadraten på huvudet. På samma sätt går den elektriska kraften i ett motstånd som spänning multiplicerad. Kvadratens logaritm är bara 2 log x, så vid omvandling av tryck till decibel införs en faktor 2. Därför är skillnaden i grad av akustiskt tryck mellan två ljudnivåer med p 1 och p 2:
20 logg (p 2 / p 1) dB=10 logg (p 22 / p 1 2) dB=10 logg (P 2 / P 1) dB.
Vad händer när ljudeffekten halveras?
Logaritmen för 2 är 0,3, så 1/2 är 0,3. Om effekten reduceras med 2 gånger, så kommer ljudnivån att minskas med 3 dB. Och om du gör den här operationen igen kommer akustiken att minska med ytterligare 3 dB.
Decibelstorlek
Du kan se ovan att halvering av effekten minskar trycket på rot 2 och ljudnivån med 3 dB.
Det första provet är vitt brus (en blandning av alla hörbara frekvenser). Det andra provet är samma ton med spänningen reducerad med en faktor av kvadratroten av 2. Dess reciproka är ungefär 0,7, så 3 dB motsvarar en minskning av spänning eller tryck på upp till 70 %. Den gröna linjen visar munstycket som en funktion av tiden. Den röda visar en kontinuerlig exponentiell nedgång. Observera att spänningen sjunker med 50 % för vartannat prov.
Ljudfiler och flashanimationer av John Tann och George Hatsidimitris.
Hur stor är en decibel?
Bi följande serier minskar på varandra följande sampel med endast en poäng.
Vad händer om skillnaden är mindre än en decibel?
Ljudnivåer anges sällan med decimaler. Anledningen är att de som skiljer sig mindre än 1 dB är svåra att urskilja.
Och du kan också se att det sista exemplet är tystare än det första, men det är svårt att se skillnaden mellan på varandra följande par. 10log 10 (1,07)=0,3. För att öka ljudnivån med 0,3 dB måste du därför öka effekten med 7% eller spänningen med 3,5%.
