Geluidshinder, ongewenste of overmatige geluidsniveaus kunnen schadelijke effecten hebben op de menselijke gezondheid en de kwaliteit van het milieu. Het komt vaak voor in veel industriële faciliteiten en sommige andere werkplekken. Evenals geluidsoverlast in verband met weg-, spoor- en luchtverkeer en buitenactiviteiten.
Meting en perceptie van luidheid
Geluidsgolven zijn trillingen van luchtmoleculen die van een geluidsbron naar het oor worden gedragen. Het wordt meestal beschreven in termen van luidheid (amplitude) en toonhoogte (frequentie) van de golf. Het geluidsdrukniveau, of SPL, wordt gemeten in logaritmische eenheden die decibel (dB) worden genoemd. Het normale menselijke oor kan een toon detecteren van 0 dB (hoordrempel) tot 140 dB. Tegelijkertijd veroorzaken geluiden van 120 dB tot 140 dB pijn.
Wat is het geluidsniveau, bijvoorbeeld in de bibliotheek? Het is ongeveer 35 dB, terwijl het in een rijdende bus of metro ongeveer 85 is. Bouwwerkzaamhedengebouwen kunnen tot 105 dB SPL aan de bron genereren. SPL neemt af met de afstand tot het onderwerp.
De snelheid waarmee geluidsenergie wordt overgedragen, wordt intensiteit genoemd, evenredig met het kwadraat van de SPL. Vanwege de logaritmische aard van de decibelschaal, vertegenwoordigt een toename van 10 punten een 10-voudige toename van de geluidsintensiteit. Op 20 zendt het 100 keer meer uit. En 30dB vertegenwoordigt een toename van 1000x in intensiteit.
Aan de andere kant, wanneer de spanning verdubbelt, neemt het volumeniveau van het geluid slechts met 3 punten toe. Als een bouwboor bijvoorbeeld 90 dB geluid produceert, produceren twee identieke gereedschappen die naast elkaar werken 93 dB. En wanneer twee geluiden die meer dan 15 punten verschillen in SPL worden gecombineerd, worden de zwakke tonen gemaskeerd (of overstemd) door het harde geluid. Als er bijvoorbeeld een boormachine draait op 80 dB op een bouwplaats naast een bulldozer op 95, wordt het gecombineerde drukniveau van deze twee bronnen gemeten als 95. Een minder intense toon van de compressor zal niet merkbaar zijn.
De frequentie van een geluidsgolf wordt uitgedrukt in cycli per seconde, maar hertz wordt vaker gebruikt (1 cps=1 Hz). Het menselijke trommelvlies is een zeer gevoelig orgaan met een groot dynamisch bereik, dat in staat is om geluiden te detecteren op frequenties variërend van 20 Hz (lage toon) tot ongeveer 20.000 Hz (hoge toon). De tonaliteit van de menselijke stem in een normaal gesprek vindt plaats bij frequenties van 250 Hz tot 2000 Hz.
Nauwkeurige geluidsniveaumeting en wetenschappelijke beschrijving is anders dan de meeste subjectieve menselijke opvattingen en meningen erover. Individuele menselijke reacties op geluid zijn afhankelijk van zowel toonhoogte als luidheid. Normaal horen mensen met een normaal gehoor hoogfrequente geluiden luider dan laagfrequente geluiden met dezelfde amplitude. Om deze reden houden elektronische ruismeters rekening met veranderingen in waargenomen luidheid met toonhoogte.
Frequentiefilters in de meters dienen om de meetwaarden af te stemmen op de gevoeligheid van het menselijk oor en de relatieve luidheid van verschillende geluiden. Het zogenaamde A-gewogen filter wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt om de omliggende gemeenschap te diagnosticeren. SPL-metingen met dit filter worden uitgedrukt in A-gewogen decibel of dBA.
De meeste mensen ervaren en beschrijven een toename van 6-10 dBA in SPL als een verdubbeling van "luidheid". Een ander systeem, de C-gewogen (dBS) schaal, wordt soms gebruikt voor impactgeluidsniveaus zoals schieten en is meestal nauwkeuriger dan dBA voor de waargenomen luidheid van geluiden met laagfrequente componenten.
Geluidsniveaus veranderen in de loop van de tijd, dus meetgegevens worden gepresenteerd als gemiddelden om de algemene geluidsniveaus weer te geven. Er zijn verschillende manieren om dit te doen. Een reeks herhaalde geluidsniveaumetingen kan bijvoorbeeld worden gerapporteerd als L 90=75 dBA, wat betekent dat de waarden gedurende 90 procent van de tijd gelijk aan of groter dan 75 dBA waren.
Een andere eenheid die geluidsequivalente graden (L eq) wordt genoemd, kan worden gebruikt om de gemiddelde SPL uit te drukken over elke interessante periode, zoals een werkdag van acht uur.(L eq is een logaritmische waarde, geen rekenkundige waarde, dus luide gebeurtenissen domineren het totale resultaat.)
Een eenheid van geluidsniveau genaamd Day-Night Noise Value (DNL of Ldn) houdt rekening met het feit dat mensen 's nachts gevoeliger zijn voor toon. Er wordt dus 10 dBA opgeteld bij SPL-waarden gemeten tussen 10.00 uur en 07.00 uur. DNL-metingen zijn bijvoorbeeld erg handig bij het beschrijven van de algehele blootstelling aan vliegtuiglawaai.
Werken met effecten
Lawaai is meer dan alleen hinderlijk. Bij bepaalde niveaus en duur van blootstelling kan het fysieke schade aan het trommelvlies en gevoelige haarcellen in het binnenoor veroorzaken, met tijdelijk of permanent gehoorverlies tot gevolg.
Het komt meestal niet voor bij SPL's onder 80 dBA (invloedsniveaus van acht uur kunnen het beste onder de 85 worden gehouden). Maar de meeste mensen die herhaaldelijk worden blootgesteld aan meer dan 105 dBA zullen een zekere mate van permanent gehoorverlies hebben. Bovendien kan overmatige blootstelling aan geluid ook de bloeddruk en hartslag verhogen, prikkelbaarheid, angst en mentale vermoeidheid veroorzaken en de slaap, ontspanning en intimiteit verstoren.
Bestrijding van geluidsoverlast
Daarom is het belangrijk om de grootst mogelijke stilte te bewaren op de werkvloer en in de samenleving. Geluidsregelgeving en wetten die op lokaal, regionaal en nationaal niveau zijn aangenomen, kunnen effectief zijn in het verminderen van de negatieve effecten van geluidsoverlast.
Milieu enindustriële brom is gereguleerd onder de arbeidsveiligheids- en gezondheidswet en de wet ertegen. Op grond van deze voorschriften heeft de Occupational Safety and He alth Administration criteria opgesteld voor industrieel lawaai om limieten op te leggen aan de intensiteit van blootstelling aan geluid en de duur waarvoor deze intensiteit kan worden toegestaan.
Als een persoon wordt blootgesteld aan verschillende geluidsniveaus op verschillende tijdstippen van de dag, wordt de totale blootstelling of dosis (D) van het geluid verkregen uit de verhouding,
waarbij C de werkelijke tijd is en T de toegestane tijd op elk niveau. Met deze formule zou de meest mogelijke dagelijkse geluidsdosis 1 zijn en elke blootstelling daarboven zou onaanvaardbaar zijn.
Maximaal geluidsniveau
Criteria voor geluid binnenshuis zijn samengevat in drie sets specificaties die zijn verkregen door subjectieve beoordelingen te verzamelen van een grote steekproef van mensen in verschillende specifieke situaties. Deze zijn geëvolueerd naar Noise Criteria (NC) en Preferred Tone Curves (PNC), die grenzen stellen aan het niveau dat in de omgeving wordt geïntroduceerd. NC-curven, ontwikkeld in 1957, zijn bedoeld om een comfortabele werk- of leefomgeving te bieden door het maximaal toegestane geluidsniveau in octaafbanden over het hele audiospectrum te specificeren.
Een complete set van 11 curven definieert geluidscriteria voor een breed scala aan situaties. PNC-graphics, ontwikkeld in 1971, voegen limieten toe aan laagfrequent gezoem en hoogfrequent gesis. Daarom hebben ze de voorkeuroudere NC-standaard. Samengevat op de curven bieden deze criteria ontwerpdoelen voor geluidsniveaus voor verschillende ideeën. Een deel van de taak- of habitatspecificatie is de bijbehorende PNC-curve. In het geval dat het niveau de PNC-limieten overschrijdt, kunnen geluidsabsorberende materialen in de omgeving worden geïntroduceerd als dat nodig is om aan de normen te voldoen.
Lage geluidsniveaus kunnen worden overwonnen met extra absorberend materiaal, zoals zware gordijnen of binnentegels. Waar lage niveaus van herkenbaar geluid storend kunnen zijn, of waar de privacy van gesprekken in aangrenzende kantoren en receptieruimten belangrijk kan zijn, kunnen ongewenste geluiden worden gemaskeerd. Een kleine bron van witte ruis, zoals statische lucht, die in een kamer wordt geplaatst, kan gesprekken van nabijgelegen kantoren maskeren zonder een dodelijk geluidsniveau te zijn voor de oren van mensen die in de buurt werken.
Dit type apparaat wordt vaak gebruikt in de kantoren van artsen en andere professionals. Een andere methode van geluidsreductie is het gebruik van gehoorbeschermers, die op dezelfde manier als oorkappen over de oren worden gedragen. Door in de handel verkrijgbare beschermers te gebruiken, kan toonreductie worden bereikt in het bereik van typisch 10 dB bij 100 Hz tot meer dan 30 dB voor frequenties boven 1.000 Hz.
Geluidsniveau detecteren
Buitengeluidslimieten zijn ook belangrijk voor het menselijk comfort. De constructie van een gebouw biedt enige bescherming tegen externe geluiden als het gebouw voldoet aan de minimumnormen en als:het geluidsniveau is binnen aanvaardbare grenzen.
Deze limieten worden meestal gespecificeerd voor bepaalde perioden van de dag, zoals overdag, 's avonds en 's nachts tijdens het slapen. Als gevolg van breking in de atmosfeer die wordt veroorzaakt door de temperatuurinversie 's nachts, kunnen relatief harde geluiden worden uitgezonden vanaf een vrij afgelegen snelweg, luchthaven of spoorweg.
Een van de interessante methoden voor geluidsbeheersing is de bouw van geluidsschermen langs de snelweg, die deze scheiden van aangrenzende woonwijken. De effectiviteit van dergelijke constructies wordt beperkt door de diffractie van geluid meer bij lage frequenties, die heersen op wegen en inherent zijn aan grote voertuigen. Om effectief te zijn, moeten ze zo dicht mogelijk bij de bron of waarnemer van het geluid zijn, waardoor de diffractie die nodig is om het geluid de waarnemer bereikt, te maximaliseren. Een andere vereiste voor dit type scherm is dat het ook het aantal geluidsniveaus moet beperken om een significante geluidsreductie te bereiken.
Definitie en voorbeelden
Decibel (dB) wordt gebruikt om geluidsniveaus te meten, maar wordt ook veel gebruikt in elektronica, signalen en communicatie. DB - logaritmische manier om raaklijnen te beschrijven. De verhouding kan zich manifesteren als vermogen, geluidsdruk, spanning of intensiteit, of verschillende andere dingen. Later associëren we dB met de telefoon en geluid (in relatie tot luidheid). Maar laten we eerst enkele getallen bekijken om een idee te krijgen van logaritmische uitdrukkingen.
We kunnen bijvoorbeeld aannemen dat er twee sprekers zijn,waarvan de eerste een geluid speelt met een macht van P 1, en de andere een luidere versie van dezelfde toon met een macht van P 2, maar al het andere (hoe ver, frequentie) blijft hetzelfde.
Het verschil in decibel tussen beide is gedefinieerd als
10 log (P 2 / P 1) dB waarbij log is voor grondtal 10.
Als de tweede twee keer zoveel energie produceert als de eerste, is het verschil in dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
zoals getoond in de grafiek die 10 log (P 2 / P 1) vs P 2 uitzet / P 1. Om het voorbeeld voort te zetten, als de tweede 10 keer de kracht van de eerste heeft, zou het verschil in dB zijn:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Als de tweede een miljoen keer dezelfde sterkte had, zou het dB-verschil zijn
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Dit voorbeeld toont een functie van de decibelschalen die handig is bij het bespreken van geluid. Ze kunnen zeer grote relaties beschrijven met getallen van bescheiden omvang. Maar je moet opletten dat de decibel de verhouding vertegenwoordigt. Dat wil zeggen, er wordt niet gezegd hoeveel vermogen een van de luidsprekers afgeeft, alleen door het verschil. En let ook op de factor 10 in de definitie, die staat voor deci in decibel.
Akoestische druk en dB
Frequentie wordt meestal gemeten met microfoons en ze reageren (ongeveer) evenredig met de druk, s. Nu de kracht van de geluidsgolf op andereonder dezelfde omstandigheden is gelijk aan het kwadraat van het hoofd. Evenzo gaat elektrisch vermogen in een weerstand als spanning vermenigvuldigd. De logaritme van het vierkant is slechts 2 log x, dus bij het omrekenen van druk naar decibel wordt een factor 2 geïntroduceerd. Het verschil in mate van akoestische druk tussen twee geluidsniveaus met p 1 en p 2 is dus:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Wat gebeurt er als het geluidsvermogen wordt gehalveerd?
De logaritme van 2 is 0,3, dus 1/2 is 0,3. Dus als het vermogen 2 keer wordt verminderd, wordt het geluidsniveau met 3 dB verlaagd. En als je deze handeling nog een keer doet, zal de akoestiek nog eens 3 dB afnemen.
Decibelgrootte
Je kunt hierboven zien dat halvering van het vermogen de druk op wortel 2 en het geluidsniveau met 3 dB vermindert.
Het eerste voorbeeld is witte ruis (een mengsel van alle hoorbare frequenties). Het tweede monster is dezelfde toon met de spanning verminderd met een factor van de vierkantswortel van 2. Het omgekeerde is ongeveer 0,7, dus 3 dB komt overeen met een vermindering van spanning of druk tot 70%. De groene lijn toont het mondstuk als functie van de tijd. De rode schetst een continue exponentiële daling. Merk op dat de spanning met 50% da alt voor elk tweede monster.
Geluidsbestanden en flash-animatie door John Tann en George Hatsidimitris.
Hoe groot is een decibel?
Bin de volgende reeksen nemen opeenvolgende steekproeven slechts één punt af.
Wat als het verschil kleiner is dan een decibel?
Geluidsniveaus worden zelden in decimalen weergegeven. De reden is dat de verschillen met minder dan 1 dB moeilijk te onderscheiden zijn.
En je kunt ook zien dat het laatste voorbeeld stiller is dan het eerste, maar het is moeilijk om het verschil tussen opeenvolgende paren te zien. 10log 10 (1,07)=0,3 Om het geluidsniveau met 0,3 dB te verhogen, moet u het vermogen met 7% of de spanning met 3,5% verhogen.
