Hrupno onesnaževanje, neželene ali pretirane ravni zvoka lahko škodljivo vplivajo na zdravje ljudi in kakovost okolja. Običajno se pojavlja v številnih industrijskih objektih in nekaterih drugih delovnih mestih. Kot tudi onesnaževanje s hrupom, povezano s cestnim, železniškim in zračnim prometom ter dejavnostmi na prostem.
Meritev in zaznavanje glasnosti
Zvočni valovi so vibracije molekul zraka, ki se prenašajo iz vira hrupa v uho. Običajno je opisan v smislu glasnosti (amplitude) in višine (frekvence) vala. Raven zvočnega tlaka ali SPL se meri v logaritmičnih enotah, imenovanih decibeli (dB). Normalno človeško uho lahko zazna ton v razponu od 0 dB (prag sluha) do 140 dB. Hkrati zvoki od 120 dB do 140 dB povzročajo bolečino.
Kakšna je na primer raven zvoka v knjižnici? To je približno 35 dB, medtem ko je znotraj premikajočega se avtobusa ali vlaka podzemne železnice približno 85. Gradbena delazgradbe lahko ustvarijo do 105 dB SPL pri viru. SPL se zmanjšuje z oddaljenostjo od subjekta.
Hitrost, s katero se prenaša zvočna energija, se imenuje intenzivnost, sorazmerna s kvadratom SPL. Zaradi logaritemske narave decibelske lestvice pomeni povečanje za 10 točk 10-kratno povečanje jakosti zvoka. Pri 20 oddaja 100-krat več. In 30dB predstavlja 1000-kratno povečanje intenzivnosti.
Po drugi strani, ko se napetost podvoji, se glasnost zvoka poveča le za 3 točke. Na primer, če gradbeni vrtalnik proizvede 90 dB hrupa, bosta dve enaki orodji, ki delujeta drug ob drugem, ustvarili 93 dB. In ko se združita dva zvoka, ki se razlikujeta za več kot 15 točk v SPL, se šibki toni prikrijejo (ali zadušijo) z glasnim zvokom. Na primer, če vrtalnik deluje pri 80 dB na gradbišču poleg buldožerja pri 95, bo skupna raven tlaka teh dveh virov izmerjena kot 95. Manj intenziven ton iz kompresorja ne bo opazen.
Frekvenca zvočnega vala je izražena v ciklih na sekundo, vendar se pogosteje uporablja hertz (1 cps=1 Hz). Človeška bobnična membrana je zelo občutljiv organ z velikim dinamičnim razponom, ki je sposoben zaznati zvoke na frekvencah od 20 Hz (nizki) do približno 20.000 Hz (visoki toni). Tonalnost človeškega glasu v normalnem pogovoru se pojavlja pri frekvencah od 250 Hz do 2000 Hz.
Natančno merjenje ravni zvoka in znanstveni opis se razlikujeta od večine subjektivnih človeških predstav in mnenj o tem. Posamezni človeški odzivi na hrup so odvisni tako od višine kot od glasnosti. Ljudje z normalnim sluhom običajno zaznavajo visokofrekvenčne zvoke glasnejše od nizkofrekvenčnih zvokov enake amplitude. Zaradi tega elektronski merilniki hrupa upoštevajo spremembe zaznane glasnosti z višino.
Frekvenčni filtri v merilnikih služijo za uskladitev odčitkov z občutljivostjo človeškega ušesa in relativno glasnostjo različnih zvokov. Tako imenovani A-uteženi filter se na primer običajno uporablja za diagnosticiranje okoliške skupnosti. Meritve SPL, opravljene s tem filtrom, so izražene v A-uteženih decibelih ali dBA.
Večina ljudi zazna in opisuje povečanje SPL za 6-10 dBA kot podvojitev "glasnosti". Drug sistem, C-utežena (dBS) lestvica, se včasih uporablja za ravni udarnega hrupa, kot je streljanje, in je ponavadi bolj natančen kot dBA za zaznano glasnost zvokov z nizkofrekvenčnimi komponentami.
Raven hrupa se sčasoma spreminja, zato so podatki meritev predstavljeni kot povprečja za izražanje splošnih ravni zvoka. Obstaja več načinov za to. Na primer, serijo ponavljajočih se meritev ravni zvoka bi lahko poročali kot L 90=75 dBA, kar pomeni, da so bile vrednosti enake ali večje od 75 dBA v 90 odstotkih časa.
Za izražanje povprečnega SPL v katerem koli obdobju zanimanja, kot je osemurni delovnik, je mogoče uporabiti še eno enoto, imenovano zvočne ekvivalentne stopinje (L eq).(L eq je logaritmična vrednost, ne aritmetična vrednost, zato glasni dogodki prevladujejo v skupnem rezultatu.)
Enota ravni zvoka, imenovana dnevna-nočna vrednost hrupa (DNL ali Ldn), upošteva dejstvo, da so ljudje ponoči bolj občutljivi na ton. Torej se vrednostim SPL, izmerjenim med 10. in 7. uro zjutraj, doda 10-dBA. Meritve DNL so na primer zelo uporabne pri opisovanju splošne izpostavljenosti letalskemu hrupu.
Delo z učinki
Hrup je več kot le nadloga. Pri določenih stopnjah in trajanju izpostavljenosti lahko povzroči fizične poškodbe bobniča in občutljivih lasnih celic v notranjem ušesu, kar povzroči začasno ali trajno izgubo sluha.
Običajno se ne pojavi pri SPL pod 80 dBA (osemurne stopnje vpliva je najbolje ohraniti pod 85). Toda večina ljudi, ki so večkrat izpostavljeni več kot 105 dBA, bo imela določeno stopnjo trajne izgube sluha. Poleg tega lahko pretirana izpostavljenost hrupu zviša krvni tlak in srčni utrip, povzroči razdražljivost, tesnobo in duševno utrujenost ter moti spanje, sprostitev in intimnost.
Nadzor onesnaževanja s hrupom
Zato je pomembno ohraniti skrajno tišino na delovnem mestu in v družbi. Predpisi in zakoni o hrupu, sprejeti na lokalni, regionalni in nacionalni ravni, so lahko učinkoviti pri zmanjševanju negativnih učinkov obremenitve s hrupom.
Okoljski inindustrijski hum je urejen po zakonu o varnosti in zdravju pri delu ter zakonu proti njemu. V skladu s temi predpisi je Uprava za varnost in zdravje pri delu določila merila za industrijski hrup, da bi postavila omejitve glede intenzivnosti izpostavljenosti zvoku in trajanja, v katerem je ta intenzivnost dovoljena.
Če je oseba izpostavljena različnim stopnjam hrupa ob različnih časih dneva, se skupna izpostavljenost ali odmerek (D) hrupa dobi iz razmerja,
kjer je C dejanski čas in T dovoljeni čas na kateri koli ravni. Z uporabo te formule bi bil največji možni dnevni odmerek hrupa 1, vsaka višja izpostavljenost pa bi bila nesprejemljiva.
Največja raven zvoka
Merila za hrup v zaprtih prostorih so povzeta v treh sklopih specifikacij, ki so bile pridobljene z zbiranjem subjektivnih sodb velikega vzorca ljudi v različnih specifičnih situacijah. Ti so se razvili v merila hrupa (NC) in krivulje želenega tona (PNC), ki postavljajo omejitve glede ravni, vnesene v okolje. NC krivulje, razvite leta 1957, si prizadevajo zagotoviti udobno delovno ali bivalno okolje z določitvijo največje dovoljene ravni zvoka v oktavnih pasovih v celotnem zvočnem spektru.
Celoten sklop 11 krivulj določa merila hrupa za širok razpon situacij. PNC grafika, razvita leta 1971, dodaja omejitve nizkofrekvenčnemu brnenju in visokofrekvenčnemu sikanju. Zato imajo prednoststarejši NC standard. Ta merila, povzeta na krivuljah, zagotavljajo načrtovalne cilje ravni hrupa za različne zamisli. Del specifikacije delovnega mesta ali habitata je ustrezna krivulja PNC. V primeru, da raven presega meje PNC, se lahko v okolje vnesejo materiali, ki absorbirajo zvok, kot je potrebno za skladnost s standardi.
Nizko raven hrupa je mogoče premagati z dodatnim vpojnim materialom, kot so težke draperije ali notranje ploščice. Kjer je lahko nizka raven prepoznavnega hrupa moteča ali kjer je lahko zasebnost pogovorov v sosednjih pisarnah in sprejemnih prostorih pomembna, so lahko neželeni zvoki prikriti. Majhen vir belega hrupa, kot je statični zrak, nameščen v sobi, lahko prikrije pogovor iz bližnjih pisarn, ne da bi bil smrtonosna raven zvoka za ušesa ljudi, ki delajo v bližini.
Ta vrsta naprave se pogosto uporablja v ordinacijah zdravnikov in drugih strokovnjakov. Druga metoda zmanjševanja hrupa je uporaba ščitnikov za sluh, ki se na ušesih nosijo enako kot naušniki. Z uporabo komercialno dostopnih zaščitnikov je mogoče doseči zmanjšanje tona v območju od 10 dB pri 100 Hz do več kot 30 dB za frekvence nad 1.000 Hz.
Zaznaj nivo zvoka
Omejitve zunanjega hrupa so pomembne tudi za človekovo udobje. Gradnja stavbe bo zagotovila določeno zaščito pred zunanjimi zvoki, če stavba izpolnjuje minimalne standarde in čeraven hrupa je v sprejemljivih mejah.
Te omejitve so običajno določene za določena obdobja dneva, na primer podnevi, zvečer in ponoči med spanjem. Zaradi loma v ozračju, ki ga povzroča temperaturna inverzija ponoči, se lahko iz precej oddaljene avtoceste, letališča ali železnice oddajajo razmeroma glasni zvoki.
Ena izmed zanimivih metod za obvladovanje hrupa je gradnja protihrupnih ograj ob avtocesti, ki jo ločujejo od sosednjih stanovanjskih območij. Učinkovitost takšnih struktur je omejena z difrakcijo zvoka bolj pri nizkih frekvencah, ki prevladujejo na cestah in so značilne za velika vozila. Da bi bili učinkoviti, morajo biti čim bližje viru ali opazovalcu hrupa, s čimer se poveča difrakcija, potrebna, da zvok doseže opazovalca. Druga zahteva za to vrsto pregrade je, da mora omejiti tudi število ravni zvoka, da se doseže znatno zmanjšanje hrupa.
Definicija in primeri
Decibel (dB) se uporablja za merjenje ravni zvoka, vendar se pogosto uporablja tudi v elektroniki, signalih in komunikacijah. DB - logaritemski način opisovanja tangentnosti. Razmerje se lahko kaže kot moč, zvočni tlak, napetost ali intenzivnost ali več drugih stvari. Kasneje dB povežemo s telefonom in zvokom (glede na glasnost). Toda najprej, da bi dobili predstavo o logaritemskih izrazih, si oglejmo nekaj številk.
Predpostavimo lahko, da sta zvočnika dva,prvi predvaja zvok z močjo P 1, drugi pa glasnejšo različico istega tona z močjo P 2, vse ostalo (kako daleč, frekvenca) ostane enako.
Razlika v decibelih med njima je opredeljena kot
10 log (P 2 / P 1) dB, kjer je log za bazo 10.
Če drugi proizvede dvakrat več energije kot prvi, je razlika v dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
kot je prikazano na grafu, ki prikazuje 10 log (P 2 / P 1) proti P 2 / P 1. Če nadaljujemo primer, če ima drugi 10-krat večjo moč od prvega, bi bila razlika v dB:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Če bi imel drugi milijon-krat enako moč, bi bila razlika v dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Ta primer prikazuje eno značilnost decibelskih lestvic, ki je uporabna pri razpravi o zvoku. Lahko opišejo zelo velike odnose z uporabo skromnih številk. Vendar morate biti pozorni, da decibel predstavlja razmerje. Se pravi, ne bo rečeno, koliko moči kateri od zvočnikov oddaja, le iz razlike. Pazite tudi na faktor 10 v definiciji, ki pomeni deci v decibelih.
Akustični tlak in dB
Frekvenca se običajno meri z mikrofoni in se odzivajo (približno) sorazmerno s pritiskom, s. Zdaj moč zvočnega vala na drugempod enakimi pogoji je enak kvadratu glave. Podobno gre električna moč v uporu kot pomnožena napetost. Logaritem kvadrata je le 2 log x, zato se pri pretvorbi tlaka v decibele uvede faktor 2. Zato je razlika v stopnji akustičnega tlaka med dvema nivojema zvokov s p 1 in p 2:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Kaj se zgodi, ko se zvočna moč prepolovi?
Logaritem 2 je 0,3, torej je 1/2 0,3. Torej, če se moč zmanjša za 2-krat, se bo raven zvoka zmanjšala za 3 dB. In če ponovite to operacijo, se bo akustika zmanjšala še za 3 dB.
Velikost decibelov
Zgoraj lahko vidite, da prepolovitev moči zmanjša pritisk na koren 2 in raven zvoka za 3 dB.
Prvi vzorec je beli šum (mešanica vseh slišnih frekvenc). Drugi vzorec je enak tonu z napetostjo, zmanjšano za faktor kvadratnega korena 2. Njegova recipročna vrednost je približno 0,7, torej 3 dB ustreza zmanjšanju napetosti ali tlaka do 70 %. Zelena črta prikazuje šobo kot funkcijo časa. Rdeča označuje nenehno eksponentno upadanje. Upoštevajte, da napetost pade za 50 % za vsak drugi vzorec.
Zvočne datoteke in flash animacije Johna Tanna in Georgea Hatsidimitrisa.
Kako velik je decibel?
Bv naslednji seriji se zaporedni vzorci zmanjšajo samo za eno točko.
Kaj, če je razlika manjša od decibela?
Raven zvoka so le redko navedene na decimalnih mestih. Razlog je v tem, da je težko ločiti tiste, ki se razlikujejo za manj kot 1 dB.
Prav tako lahko vidite, da je zadnji primer tišji od prvega, vendar je težko opaziti razliko med zaporednimi pari. 10log 10 (1,07)=0,3. Torej, če želite povečati raven zvoka za 0,3 dB, morate povečati moč za 7% ali napetost za 3,5%.
