Trokšņa piesārņojums, nevēlams vai pārmērīgs skaņas līmenis var kaitīgi ietekmēt cilvēku veselību un vides kvalitāti. Tas parasti notiek daudzās rūpnieciskās iekārtās un dažās citās darba vietās. Kā arī trokšņa piesārņojums, kas saistīts ar ceļu, dzelzceļa un gaisa satiksmi un aktivitātēm ārpus telpām.
Skaļuma mērīšana un uztvere
Skaņas viļņi ir gaisa molekulu vibrācijas, kas tiek pārnestas no trokšņa avota uz ausi. To parasti raksturo viļņa skaļuma (amplitūdas) un augstuma (frekvences) izteiksmē. Skaņas spiediena līmeni jeb SPL mēra logaritmiskās vienībās, ko sauc par decibeliem (dB). Parasta cilvēka auss var uztvert signālu no 0 dB (dzirdes slieksnis) līdz 140 dB. Tajā pašā laikā skaņas no 120 dB līdz 140 dB rada sāpes.
Kāds ir skaņas līmenis, piemēram, bibliotēkā? Tas ir aptuveni 35 dB, savukārt braucošā autobusā vai metro vilcienā tas ir aptuveni 85. Celtniecības darbiēkas avotā var radīt līdz 105 dB SPL. SPL samazinās līdz ar attālumu no objekta.
Ātrumu, ar kādu tiek pārraidīta skaņas enerģija, sauc par intensitāti, kas ir proporcionāla SPL kvadrātam. Decibelu skalas logaritmiskā rakstura dēļ 10 punktu palielinājums nozīmē 10 kārtīgu skaņas intensitātes pieaugumu. 20 gados tas pārraida 100 reizes vairāk. Un 30 dB nozīmē 1000 reižu intensitātes pieaugumu.
No otras puses, kad spriegums dubultojas, skaņas skaļuma līmenis palielinās tikai par 3 punktiem. Piemēram, ja celtniecības urbis rada 90 dB troksni, tad divi identiski instrumenti, kas strādā blakus, radīs 93 dB. Un, ja tiek apvienotas divas skaņas, kas SPL atšķiras par vairāk nekā 15 punktiem, vājie toņi tiek maskēti (vai apslāpēti) ar skaļu skaņu. Piemēram, ja urbis strādā ar 80 dB būvlaukumā blakus buldozeram pie 95, šo divu avotu kopējais spiediena līmenis tiks mērīts kā 95. Mazāk intensīvs kompresora tonis nebūs pamanāms.
Skaņas viļņa frekvenci izsaka ciklos sekundē, bet biežāk izmanto herci (1 cps=1 Hz). Cilvēka bungādiņa ir ļoti jutīgs orgāns ar lielu dinamisko diapazonu, kas spēj uztvert skaņas frekvencēs no 20 Hz (zems tonis) līdz aptuveni 20 000 Hz (augsts tonis). Cilvēka balss tonalitāte parastā sarunā notiek frekvencēs no 250 Hz līdz 2000 Hz.
Precīza skaņas līmeņa mērīšana un zinātniskais apraksts atšķiras no vairuma subjektīvo cilvēku priekšstatu un viedokļu par to. Cilvēka individuālā reakcija uz troksni ir atkarīga gan no skaņas augstuma, gan no skaļuma. Cilvēki ar normālu dzirdi parasti uztver augstas frekvences skaņas skaļāk nekā zemas frekvences skaņas ar tādu pašu amplitūdu. Šī iemesla dēļ elektroniskie trokšņu mērītāji ņem vērā uztvertā skaļuma izmaiņas līdz ar augstumu.
Frekvenču filtri skaitītājos kalpo, lai rādījumus saskaņotu ar cilvēka auss jutīgumu un dažādu skaņu relatīvo skaļumu. Tā saukto A-svērto filtru, piemēram, parasti izmanto, lai diagnosticētu apkārtējo sabiedrību. SPL mērījumi, kas veikti ar šo filtru, ir izteikti A svērtos decibelos vai dBA.
Lielākā daļa cilvēku uztver un apraksta SPL pieaugumu par 6–10 dBA kā "skaļuma" dubultošanu. Cita sistēma, C svērtā (dBS) skala, dažkārt tiek izmantota trieciena trokšņu līmeņiem, piemēram, fotografēšanai, un tā parasti ir precīzāka par dBA, lai uztvertu skaņas skaļumu ar zemas frekvences komponentiem.
Trokšņu līmeņiem ir tendence laika gaitā mainīties, tāpēc mērījumu dati tiek parādīti kā vidējie rādītāji, lai izteiktu kopējo skaņas līmeni. Ir vairāki veidi, kā to izdarīt. Piemēram, atkārtotu skaņas līmeņa mērījumu sēriju var ziņot kā L 90=75 dBA, kas nozīmē, ka vērtības bija vienādas vai lielākas par 75 dBA 90 procentus laika.
Citu vienību, ko sauc par skaņas ekvivalenta grādiem (L eq), var izmantot, lai izteiktu vidējo SPL jebkurā interesējošā periodā, piemēram, astoņu stundu darba dienā.(L eq ir logaritmiskā vērtība, nevis aritmētiskā vērtība, tāpēc kopējā rezultātā dominē skaļi notikumi.)
Skaņas līmeņa vienība, ko sauc par dienas-nakts trokšņa vērtību (DNL vai Ldn), ņem vērā faktu, ka cilvēki naktī ir jutīgāki pret toni. Tātad SPL vērtībām, kas mērītas no pulksten 10 līdz 7, tiek pievienots 10 dBA. Piemēram, DNL mērījumi ir ļoti noderīgi, lai aprakstītu kopējo gaisa kuģa trokšņa iedarbību.
Darbs ar efektiem
Troksnis ir vairāk nekā tikai traucēklis. Noteiktos iedarbības līmeņos un ilgumos tas var izraisīt fiziskus bojājumus bungādiņai un jutīgajām matu šūnām iekšējā ausī, izraisot īslaicīgu vai pastāvīgu dzirdes zudumu.
Tas parasti nenotiek, ja SPL ir zem 80 dBA (astoņu stundu ietekmes līmeņus vislabāk saglabāt zem 85). Taču lielākajai daļai cilvēku, kas atkārtoti pakļauti vairāk nekā 105 dBA iedarbībai, būs zināms pastāvīgs dzirdes zudums. Turklāt pārmērīga trokšņa iedarbība var arī paaugstināt asinsspiedienu un sirdsdarbības ātrumu, izraisīt aizkaitināmību, trauksmi un garīgu nogurumu, kā arī traucēt miegu, relaksāciju un tuvību.
Trokšņa piesārņojuma kontrole
Tāpēc ir svarīgi darbavietā un sabiedrībā ievērot vislielāko klusumu. Vietējā, reģionālā un valsts līmenī pieņemtie trokšņa noteikumi un likumi var efektīvi mazināt trokšņa piesārņojuma negatīvo ietekmi.
Vides unrūpniecisko humu regulē Darba drošības un veselības likums un likums pret to. Saskaņā ar šiem noteikumiem Darba drošības un veselības administrācija noteica rūpnieciskā trokšņa kritērijus, lai noteiktu ierobežojumus skaņas iedarbības intensitātei un ilgumam, kurā šī intensitāte ir pieļaujama.
Ja cilvēks dažādos dienas laikos ir pakļauts dažāda līmeņa trokšņa iedarbībai, kopējo trokšņa ekspozīciju jeb devu (D) iegūst no koeficienta
kur C ir faktiskais laiks un T ir atļautais laiks jebkurā līmenī. Izmantojot šo formulu, lielākā iespējamā ikdienas trokšņa deva būtu 1, un jebkura iedarbība, kas pārsniedz šo vērtību, būtu nepieņemama.
Maksimālais skaņas līmenis
Iekštelpu trokšņa kritēriji ir apkopoti trīs specifikāciju kopās, kas iegūtas, apkopojot subjektīvus spriedumus no liela cilvēku parauga dažādās īpašās situācijās. Tie ir kļuvuši par trokšņa kritērijiem (NC) un vēlamo toņu līknēm (PNC), kas nosaka ierobežojumus vidē ievadītajam līmenim. NC līkņu, kas izstrādātas 1957. gadā, mērķis ir nodrošināt ērtu darba vai dzīves vidi, norādot maksimālo pieļaujamo skaņas līmeni oktāvu joslās visā audio spektrā.
Pilnīgs 11 līkņu komplekts nosaka trokšņa kritērijus dažādām situācijām. PNC grafika, kas izstrādāta 1971. gadā, ierobežo zemas frekvences dūkoņu un augstfrekvences svilpienu. Tāpēc tiem ir priekšrokavecāks NC standarts. Apkopojot līknēs, šie kritēriji nodrošina dažādu ideju trokšņu līmeņu dizaina mērķus. Daļa no darba vai biotopa specifikācijas ir atbilstošā PNC līkne. Gadījumā, ja līmenis pārsniedz PNC robežvērtības, skaņu absorbējošus materiālus var ievadīt vidē, lai nodrošinātu atbilstību standartiem.
Zemu trokšņu līmeni var pārvarēt, izmantojot papildu absorbējošus materiālus, piemēram, smagas drapērijas vai iekštelpu flīzes. Ja zems nosakāms trokšņa līmenis var novērst uzmanību vai ja sarunu privātums blakus esošajos birojos un uzņemšanas zonās var būt svarīgs, nevēlamās skaņas var tikt maskētas. Telpā novietots neliels b altā trokšņa avots, piemēram, statisks gaiss, var maskēt sarunas no tuvējiem birojiem, neradot nāvējošu skaņas līmeni tuvumā strādājošo cilvēku ausīm.
Šāda veida ierīces bieži izmanto ārstu un citu profesionāļu birojos. Vēl viena trokšņa samazināšanas metode ir dzirdes aizsarglīdzekļu lietošana, kas tiek nēsāta uz ausīm tāpat kā ausu aizsargi. Izmantojot komerciāli pieejamus aizsargus, toņu samazinājumu var panākt diapazonā no 10 dB pie 100 Hz līdz virs 30 dB frekvencēm virs 1000 Hz.
Noteikt skaņas līmeni
Āra trokšņa ierobežojumi ir svarīgi arī cilvēka komfortam. Ēkas celtniecība nodrošinās zināmu aizsardzību pret ārējām skaņām, ja ēka atbilst minimālajiem standartiem un jatrokšņa līmenis ir pieļaujamās robežās.
Šie ierobežojumi parasti tiek norādīti noteiktiem dienas periodiem, piemēram, gaišajā diennakts laikā, vakarā un naktī miega laikā. Sakarā ar refrakciju atmosfērā, ko izraisa temperatūras inversija naktī, salīdzinoši skaļas skaņas var izdalīties no diezgan attālas šosejas, lidostas vai dzelzceļa.
Viena no interesantām trokšņu kontroles metodēm ir trokšņu barjeru izbūve gar šoseju, atdalot to no blakus esošajiem dzīvojamiem rajoniem. Šādu konstrukciju efektivitāti ierobežo skaņas difrakcija vairāk zemās frekvencēs, kas dominē uz ceļiem un ir raksturīga lieliem transportlīdzekļiem. Lai tie būtu efektīvi, tiem jāatrodas pēc iespējas tuvāk trokšņa avotam vai novērotājam, tādējādi palielinot difrakciju, kas nepieciešama, lai skaņa sasniegtu novērotāju. Vēl viena prasība šāda veida barjerām ir tāda, ka tai arī jāierobežo skaņas līmeņu skaits, lai panāktu ievērojamu trokšņa samazinājumu.
Definīcija un piemēri
Decibels (dB) tiek izmantots skaņas līmeņa mērīšanai, taču to plaši izmanto arī elektronikā, signālos un sakaros. DB - logaritmisks pieskares aprakstīšanas veids. Attiecība var izpausties kā jauda, skaņas spiediens, spriegums vai intensitāte vai vairākas citas lietas. Vēlāk mēs saistām dB ar telefonu un skaņu (attiecībā uz skaļumu). Bet vispirms, lai iegūtu priekšstatu par logaritmiskajām izteiksmēm, apskatīsim dažus skaitļus.
Piemēram, mēs varam pieņemt, ka ir divi skaļruņi,no kuriem pirmais atskaņo skaņu ar jaudu P 1, bet otrs tā paša toņa skaļāku versiju ar jaudu P 2, bet viss pārējais (cik tālu, frekvence) paliek nemainīgs.
Decibelu atšķirība starp tiem ir definēta kā
10 log (P 2 / P 1) dB, kur log ir 10. bāzei.
Ja otrais ražo divreiz vairāk enerģijas nekā pirmais, atšķirība ir dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
kā parādīts diagrammā, kurā ir attēloti 10 log (P 2 / P 1) pret P 2 / P 1. Lai turpinātu piemēru, ja otrā jauda ir 10 reizes lielāka par pirmo, atšķirība dB būtu šāda:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Ja otrajam būtu miljons reižu vienāds stiprums, dB atšķirība būtu
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Šajā piemērā parādīta viena decibelu skalas iezīme, kas ir noderīga, runājot par skaņu. Viņi var aprakstīt ļoti lielas attiecības, izmantojot pieticīgus skaitļus. Bet jums jāpievērš uzmanība, ka decibels atspoguļo attiecību. Tas ir, nebūs pateikts, cik lielu jaudu kāds no skaļruņiem izstaro, tikai no atšķirības. Un arī pievērsiet uzmanību faktoram 10 definīcijā, kas nozīmē decibeli decibelos.
Akustiskais spiediens un dB
Frekvenci parasti mēra ar mikrofoniem, un tie reaģē (aptuveni) proporcionāli spiedienam, s. Tagad skaņas viļņa spēks pie citiemtādos pašos apstākļos ir vienāds ar galvas kvadrātu. Līdzīgi, elektriskā jauda rezistorā notiek kā spriegums reizināts. Kvadrāta logaritms ir tikai 2 log x, tāpēc, pārvēršot spiedienu decibelos, tiek ieviests koeficients 2. Tāpēc akustiskā spiediena pakāpes atšķirība starp diviem skaņu līmeņiem ar p 1 un p 2 ir:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Kas notiek, ja skaņas jauda tiek samazināta uz pusi?
Logaritms 2 ir 0,3, tātad 1/2 ir 0,3. Tātad, ja jauda tiek samazināta 2 reizes, tad skaņas līmenis samazināsies par 3 dB. Un, ja veiksiet šo darbību vēlreiz, akustika samazināsies vēl par 3 dB.
Decibelu izmērs
Iepriekš redzams, ka jaudas samazināšana uz pusi samazina spiedienu uz sakni 2 un skaņas līmeni par 3 dB.
Pirmais paraugs ir b altais troksnis (visu dzirdamo frekvenču sajaukums). Otrais paraugs ir tāds pats tonis ar spriegumu, kas samazināts par kvadrātsaknes koeficientu no 2. Tā apgrieztā vērtība ir aptuveni 0,7, tātad 3 dB atbilst sprieguma vai spiediena samazinājumam līdz pat 70%. Zaļā līnija parāda sprauslu kā laika funkciju. Sarkanais iezīmē nepārtrauktu eksponenciālu kritumu. Ņemiet vērā, ka katram otrajam paraugam spriegums samazinās par 50%.
Skaņas faili un zibatmiņas animācija, ko veidojuši Džons Tans un Džordžs Hatsidimitris.
Cik liels ir decibels?
Bturpmākajās sērijās secīgie paraugi samazinās tikai par vienu punktu.
Ko darīt, ja atšķirība ir mazāka par decibelu?
Skaņas līmeņi reti tiek norādīti zīmēs aiz komata. Iemesls ir tāds, ka tos, kas atšķiras par mazāk nekā 1 dB, ir grūti atšķirt.
Un jūs varat arī redzēt, ka pēdējais piemērs ir klusāks nekā pirmais, taču ir grūti saskatīt atšķirību starp secīgiem pāriem. 10log 10 (1,07)=0,3. Tāpēc, lai palielinātu skaņas līmeni par 0,3 dB, jums jāpalielina jauda par 7% vai spriegums par 3,5%.
