Brosjyren gjennomgår kort og skisserer følgende materiale:
Denne brosjyren svarer på de fleste grunnleggende spørsmål knyttet til lyd- og støymålinger og relatert utstyr. Brosjyren gjennomgår kort og skisserer følgende materiale:
- Årsaker og formål med lydmålinger Fysisk definisjon og grunnleggende egenskaper ved lyd,
- Akustiske enheter og dB-skala,
- Subjektive lydverdier
- Lydmåleutstyr
- Frekvenskorreksjonskretser og dynamiske egenskaper til lydnivåmåleren
- Frekvensanalyse
- Spredning lydbølger
- Akustiske parametere for spesialkamre og normale rom
- Effekt av lydreflekterende objekter
- Bakgrunnsstøy
- Påvirkninger av miljøforhold
- Akustiske anbefalinger og standarder
- Måleprotokoll
- Grafisk fremstilling av lyd- og støyfelt
- Støyindekskurver
- Støydose
Lyd og mann
Lyd er en så vanlig del av hverdagen moderne mann at han nesten ikke er klar over alle dens typer og funksjoner. Lyd gir glede for en person, for eksempel når du lytter til musikk eller fuglesang. Lyd letter verbal kommunikasjon mellom familiemedlemmer og venner. En lyd varsler en person og signaliserer en alarm, for eksempel en telefon som ringer, et banking på en dør eller en ropende sirene. Lyd gir en person mulighet til å vurdere kvalitet og stille en diagnose, for eksempel rasling av bilmotorventiler, et knirkende hjul eller en bilyd. Imidlertid lyden Moderne samfunn er ofte ubehagelig og plagsomt.
Ubehagelig og irriterende lyder kalles støy. Likevel avhenger graden av ubehag og irritabilitet ikke bare av parametrene til selve støyen, men også av en persons psykologiske holdning til støyen som påvirker ham. Støyen fra et jetfly kan for eksempel virke som behagelig musikk for designeren, mens for de som bor i nærheten av flyplassen og deres hørsel kan det være en skikkelig plageånd. Selv lyder og lyder med lav intensitet kan være ubehagelige og irriterende. Knirkete gulv, ripete plate eller drypp vannkran kan forårsake samme irritasjon som høy torden. Det verste av alt er at lyden også kan være skadelig og ødeleggende. En sonisk bom kan for eksempel ødelegge glass i vinduer og puss på vegger. Det farligste og mest skadelige er imidlertid at lyd kan skade den mest delikate og følsomme enheten for oppfatningen - menneskelig hørsel.
Årsaker og formål med lydmålinger
Lydmålinger er effektive og fordelaktige av mange grunner: basert på resultatene deres, forbedres de akustiske parametrene til bygningskonstruksjoner og høyttalere, og derfor er det mulig å forbedre kvaliteten på musikkoppfatningen ikke bare i konsertsaler, men også i vanlig livsstil mellomrom.
- Akustiske målinger gjør det mulig å nøyaktig og vitenskapelig analysere og vurdere irriterende og skadelige lyder og støy. Det skal presiseres at det ut fra måleresultatene er mulig å objektivt vurdere og sammenligne ulike lyder og støy selv under ulike forhold, men på grunn av fysiologiske og psykologiske egenskaper Menneskekroppen det er umulig å nøyaktig og entydig bestemme graden av subjektiv ubehagelighet eller irritabilitet forskjellige lyder i forhold til enkeltpersoner.
- Akustiske målinger gir også en klar og entydig indikasjon på graden av fare og skadelighet av lyder og støy og letter derfor tidlig iverksetting av passende mottiltak. Basert på audiometriske studier og målinger kan følsomheten og skarpheten til folks hørsel vurderes. Derfor er lydmålinger et viktig verktøy i hørselsvern og dermed helsevern.
- Til slutt er lydmålinger og analyser en effektiv diagnostisk metode som brukes til å løse støykontrollproblemer på flyplasser, industri, bygninger, boliger, radiostudioer, etc. Generelt er akustiske målinger et effektivt middel for å forbedre menneskers livskvalitet.
Fysisk definisjon og grunnleggende egenskaper ved lyd
Lyd refererer til trykkendringer som oppfattes av det menneskelige øret (i luft, vann eller et annet medium). Den vanligste og mest kjente enheten for å måle endringer i lufttrykk er barometeret.
Endringer i trykk forårsaket av værforandringer skjer imidlertid så sakte at de ikke er merkbare for menneskelig hørsel og derfor ikke tilfredsstiller definisjonen ovenfor av lyd.
Oppstår raskere, dvs. minst 20 ganger i sekundet registreres endringer i lufttrykket allerede av menneskelig hørsel, og kalles derfor lyd. Merk at barometeret ikke reagerer raskt nok og ikke registrerer raske trykkendringer, så det kan ikke brukes til å måle lyd.
Antall trykkendringer per sekund kalles lydens frekvens og uttrykkes i enheter av Hz (hertz). Utvalget av hørbare frekvenser strekker seg fra 20 Hz til 20 000 Hz (20 kHz)
Merk at frekvensområdet som dekkes av pianoet har grenser på 27,5 Hz og 4186 Hz.
Folk har en god ide om lydhastigheten i luft basert på eksperimentell metode bestemme avstanden mellom observatøren og lynet: fra øyeblikket du observerer lynet til oppfattelsen av brølet med intervaller på 3 sekunder. tilsvarer avstandsintervaller på 1 km lengde. Ved omberegning tilsvarer disse verdiene lydforplantningshastigheten på 1224 km/t. Men innen akustikk og akustiske målinger foretrekkes det å uttrykke lydhastigheten i m/s, d.v.s. 340 m/s.
Basert på forplantningshastigheten og lydens frekvens kan dens bølgelengde bestemmes, dvs. den fysiske avstanden mellom to tilstøtende maksima eller minima av dens amplitude. Bølgelengden er lik lydhastigheten delt på frekvensen. Derfor er bølgelengden på lyd med en frekvens på 20 Hz 17 m, mens bølgelengden på lyd med en frekvens på 20 kHz bare er 17 mm lang.
dB skala
Den svakeste lyden som kan detekteres ved normal hørsel sunn person har en amplitude lik 20 deler per million av den grunnleggende trykkenheten (pascal), dvs. 20 µPa (20 mikropascal). Dette tilsvarer normalt atmosfærisk trykk delt på 5000000000 (1 atm tilsvarer 1 kg/cm2, dvs. 10t/m2). En trykkendring på 20 μPa er så liten at den tilsvarer en forskyvning trommehinnen til en avstand mindre enn diameteren til ett atom.
Det er utrolig at det menneskelige øret kan oppfatte lyder som forårsaker trykkendringer på mer enn en million ganger minimumsverdien beskrevet ovenfor. Derfor vil bruken av grunnleggende trykkenheter, dvs. Pa, i akustisk praksis vil være ledsaget av behovet for å bruke store og obskure tall. For å unngå denne ulempen i akustikk er det vanlig å bruke en logaritmisk skala og den tilsvarende enheten dB (desibel).
Referansepunktet til dB-skalaen er hørselsgrensen, dvs. trykk 20 µPa. Siden dette punktet er startpunktet på skalaen, tilsvarer det et nivå på 0 dB.
En lineær økning i lydtrykket med 10 ganger tilsvarer på en logaritmisk skala en økning i nivået på 20 dB. Derfor tilsvarer et lydtrykk på 200 μPa et nivå på 20 dB rel. 20 µPa, trykk 2000 µPa nivå 40 dB, etc. Dermed gjør bruk av en logaritmisk skala det mulig å komprimere et 1:1 000 000 område til et 120 dB bredt område.
Figuren viser verdiene for lydtrykk og lydtrykknivå (SPL) i de tilsvarende enhetene, dvs. henholdsvis Pa og dB, velkjente og hyppig forekommende lyder. Fordelene og ulempene med den logaritmiske dB-skalaen inkluderer også det faktum at den samsvarer mer nøyaktig enn den lineære Pa-skalaen til den subjektive oppfatningen av den relative lydstyrken. Dette skyldes det faktum at hørselen reagerer på prosentvise endringer i lydintensitet (trykk) og følgelig på endringer i nivået. 1 dB er den minste auditive detekterbare endringen i lydnivå som representerer en identisk relativ endring på et hvilket som helst punkt på en logaritmisk nivåskala.
Subjektive lydverdier
Faktorene som bestemmer subjektiv lydstyrke er så komplekse at det fortsatt utføres viktig forskning, teoretisk og eksperimentelt arbeid innen det aktuelle akustikkfeltet.
En av disse faktorene er frekvensavhengigheten av følsomheten til menneskelig hørsel (maksimal følsomhet i området 2 - 5 kHz og minimum ved høye og lave frekvenser). Kompliserende dette er også det faktum at frekvensavhengigheten av hørselsfølsomhet beskrevet ovenfor er mer uttrykksfull i regionen lave nivåer lydtrykk, og avtar med økende ultralydtrykk.
Ovenstående er illustrert av de like lydstyrkekurvene vist i figuren, hvorfra det er mulig å bestemme lydtrykknivåer ved forskjellige frekvenser, noe som resulterer i en subjektiv lydstyrke identisk med en ren tone med en frekvens på 1000 Hz.
For eksempel må nivået til en 50 Hz-tone være 15 dB høyere enn nivået til en 1000 Hz-tone og 70 dB SPL for at begge skal ha identisk subjektiv lydstyrke.
En relativt enkel oppgave innen elektronikk og instrumentering for å måle lyd er å konstruere en spesiell elektronisk krets hvis følsomhet varierer med frekvens i henhold til frekvensendringer i følsomheten til menneskelig hørsel. For tiden er frekvenskorreksjonsskjemaer betegnet "A", "B" og "C", definert av internasjonale anbefalinger og standarder, mye brukt. Karakteristikken til korreksjonskretsen "A" tilsvarer like lydstyrkekurver i området med lave lydtrykknivåer, krets "B" er en tilnærming i området med middels lydtrykknivå, og parametrene til krets "C" tilsvarer like lydstyrkekurver i området med høye lydtrykknivåer. På de fleste praktiske områder foretrekkes imidlertid frekvenskorreksjonsskjema "A" på grunn av den relativt dårlige korrelasjonen mellom resultatene av subjektive eksperimenter og objektive målinger med instrumenter med frekvenskorreksjonsskjemaene "B" og "C". Det skal bemerkes at en ytterligere frekvenskorreksjonsskjema "B" er tilgjengelig for øyeblikket. D", definert av internasjonale anbefalinger og standarder og beregnet for målinger av flystøy.
En av grunnene til de ikke veldig gode resultatene ved å bruke frekvenskorreksjonskretsene "B" og "C" er selve metoden for å bestemme like lydstyrkekurver.
Faktum er at disse kurvene forholder seg til rene toner og frie lydfeltforhold, mens de fleste lyder som møtes i akustisk praksis skiller seg fra rene toner og har en kompleks eller til og med tilfeldig karakter.
I tilfeller hvor det trengs mer Detaljert beskrivelse komplekst akustisk signal, området for hørbare frekvenser, dvs. Området 20 Hz - 20 kHz er fortrinnsvis delt inn i et antall tilstøtende smale frekvensbånd, for eksempel en oktav eller en tredjedel oktav bred. Til dette formålet leveres elektroniske filtre som passerer komponenter med frekvenser innenfor et visst frekvensbånd, og nesten fullstendig blokkerer komponenter med frekvenser utenfor dette båndet.
For eksempel passerer et oktavfilter med en senterfrekvens på 1 kHz frekvensbåndet fra 707 til 1410 Hz.
Prosessen med å isolere frekvenskomponentene til et signal og behandle individuelle frekvensbånd kalles frekvensanalyse. Resultatet av frekvensanalyse er et frekvensspektrum og et spektrogram i grafisk representasjon.
Korte lyder, dvs. lyder som varer mindre enn 1 s kalles pulserende. Eksempler på slike pulserende lyder inkluderer støyen som genereres av en skrivemaskin og slaglyden fra en hammer. Impulslyder gjør vurderingen av subjektiv lydstyrke enda vanskeligere og komplisert, siden varigheten av lyden avtar, reduseres også følsomheten til hørselen som oppfatter den. Forskere og akustikkforskere er generelt enige om regelen om at subjektiv lydstyrke avtar med avtagende varighet av pulserende lyder opp til 70 ms totalt.
I samsvar med denne regelen er en spesiell elektronisk krets utviklet og tatt i bruk internasjonalt, hvis følsomhet avtar med avtagende varighet av kortvarig lyd. Karakteristikken til denne kretsen kalles "puls".
Lydnivåmåler
En lydnivåmåler er et elektronisk måleinstrument som reagerer på lyd på en måte som ligner på menneskelig hørsel og gir en objektiv og repeterbar måling av lydnivåer eller lydtrykk.
Lyden som mottas av lydnivåmåleren konverteres av mikrofonen til et proporsjonalt elektrisk signal. Siden amplituden til dette signalet er svært liten, er passende forsterkning nødvendig selv før det sendes til en måleur eller digital indikator. Det elektriske signalet, forsterket av forsterkertrinnet som leveres ved inngangen til lydnivåmåleren, kan utsettes for frekvenskorreksjon i en blokk som inneholder standard korreksjonskretser. A, B, C og/eller D, eller filtrering med eksterne båndpassfiltre (for eksempel oktav eller en tredjedels oktav). Det elektriske signalet, forsterket av et passende forsterkningstrinn, blir deretter matet til detektorenheten og fra dens utgang til en måleur eller, etter konvertering til en digital indikator. Detektorblokken til en standard lydnivåmåler inneholder en RMS-detektor, men kan også utstyres med en toppdetektor. En måleur eller digital indikator viser lydnivåer eller lydtrykknivåer i dB.
RMS-verdien er en matematisk nøyaktig definert spesiell gjennomsnittsverdi relatert til energien til prosessen som studeres. Dette er spesielt viktig i akustikk, siden RMS-verdien er proporsjonal med energimengden til lyden eller støyen målt av lydnivåmåleren. Toppdetektoren gir muligheten til å måle toppverdien til transiente og pulserende lyder, mens bruk av en minneenhet (holdekrets) hjelper til med å registrere den maksimale topp- eller rms-verdien målt i pulsmodusen til lydnivåmåleren.
Den foretrukne metoden for å kalibrere lydnivåmålere er den akustiske metoden, som er avhengig av bruk av en presisjon og muligens bærbar akustisk kalibrator. I hovedsak er en lydkalibrator en kombinasjon av en presisjonsoscillator og høyttaler som produserer lyd på et nøyaktig definert nivå.) Fordi en lydnivåmåler er et presisjonsmåleinstrument, er den designet for å bli rekalibrert og verifisert for å sikre svært nøyaktig og pålitelig måling resultater.
Dynamiske egenskaper til lydnivåmåleren
Ved måling av lyd med skiftende nivåer er det nødvendig at avbøyningen av nålen på lydnivåmåleren nøyaktig samsvarer med disse endringene.
For raske endringer i nivået på den målte lyden kan imidlertid føre til at målernålen svinger så raskt at det blir vanskelig eller til og med umulig å ta avlesninger. Av denne grunn etablerer internasjonale anbefalinger og standarder to hoveddynamiske egenskaper for lydnivåmålere; "rask" er en karakteristikk som tilsvarer enhetens raske respons. Ved raske svingninger i nålen til måleanordningen (se den øverste figuren), når du opererer i "rask" modus, er det mer å foretrekke å stille inn lydnivåmåleren til "sakte"-modus.
Hvis nålesvingningene til lydnivåmåleren som opererer i "sakte" modus er for store, er det nødvendig å bestemme gjennomsnittsverdien av nåleavvikene og notere maksimal- og minimumsavlesningene til måleenheten i den aktuelle protokollen.
Ved måling av kortvarige og pulserende lyder er det nødvendig med en pulslydnivåmåler. Noen retningslinjer og standarder krever måling av toppverdier, mens andre krever bruk av en dynamisk pulsmodus. Merk at muligheten til å registrere avlesningene til en måleenhet eller lydnivåmålerindikator er effektiv og praktisk når du måler alle slags korttidslyder. Ved måling av lyd med skiftende nivåer er det nødvendig at avbøyningen av nålen på lydnivåmåleren nøyaktig samsvarer med disse endringene. For raske endringer i nivået på den målte lyden kan imidlertid føre til at målernålen svinger så raskt at det blir vanskelig eller til og med umulig å ta avlesninger. Av denne grunn etablerer internasjonale anbefalinger og standarder to hoveddynamiske egenskaper for lydnivåmålere; "rask" er en karakteristikk som tilsvarer enhetens raske respons. Hvis nålen på måleapparatet (se den øverste figuren) svinger raskt når du opererer i "rask" modus, er det mer å foretrekke å sette lydnivåmåleren til "sakte"-modus. Hvis nålen til måleapparatet til lydnivåmåleren som er i drift er for stor. i "sakte"-modus, er det nødvendig å bestemme gjennomsnittsverdien av nåleavvikene og notere maksimalt i den aktuelle protokollen og minimumsavlesninger av måleenheten. Ved måling av kortvarige og pulserende lyder er det nødvendig med en pulslydnivåmåler. Noen anbefalinger og standarder krever måling av toppverdier, mens andre bestemmer behovet for å bruke en modus med en dynamisk karakteristikk " impuls.” Merk at muligheten til å registrere avlesningene til en måleenhet eller lydnivåmålerindikator er effektiv og praktisk når du måler alle slags korttidslyder.
Forplantning av lydbølger
Forplantningen av lydbølger i luft ligner på forplantningen av bølger i vann. Lydbølger beveger seg jevnt i alle retninger, og deres amplitude avtar med økende avstand fra kilden. En dobling av avstanden i luften tilsvarer en halvering av amplituden til lydbølgen, dvs. reduksjon i nivå med 6dB. Følgelig, ved å doble avstanden mellom lydkilden og observatøren, vil nivået av lydtrykk som oppfattes av sistnevnte reduseres med 6 dB. Øke avstanden med 4, 8 osv. ganger tilsvarer en nedgang i nivå med henholdsvis 12 dB, 18 dB osv.
Ovennevnte er imidlertid kun gyldig i fravær av objekter som reflekterer eller absorberer lyd. Slike ideelle forhold kalles frie lydfeltforhold. Objekter som befinner seg i lydfeltet mer eller mindre reflekterer, absorberer og overfører lydbølger.
Mengden av reflektert, absorbert og overført lydenergi bestemmes fysiske egenskaper individuelle objekter, spesielt absorpsjonskoeffisienten og lydens størrelse og bølgelengde. Generelt er det bare objekter som er større enn lydens bølgelengde som forstyrrer lydfeltet alvorlig. For eksempel er bølgelengden til 10 kHz lyd bare 34 mm, så selv små gjenstander (som en målemikrofon) vil forstyrre lydfeltet. Tvert imot er lydisolering og absorpsjon i høyfrekvensområdet relativt enkle oppgaver. Det motsatte er tilfelle i lavfrekvensområdet (bølgelengden til lyd med en frekvens på 100 Hz er 3,4 m), hvor lydisolasjonen blir sammensatt problem anvendt akustikk.
Ovennevnte kan bekreftes av musikk som sprer seg fra neste rom - basstoner lar seg neppe utsette.
Ekkofrie (lydabsorberende) kamre
Trenger du en måling i et fritt lydfelt, d.v.s. I mangel av lydreflekterende gjenstander må forskning eller testing utføres enten i friluft med mikrofon i enden av en lang og tynn vertikal stav, eller i et ekkofritt kammer. Veggene, taket og gulvet i det ekkofrie kammeret er dekket med lydabsorberende materiale, hvis parametere og design eliminerer refleksjon av lydbølger. Derfor er det i et ekkofritt kammer mulig å måle lyd som forplanter seg i alle retninger fra kilden uten å forstyrre lydfeltet av gjenstander som reflekterer lydbølger.
Reverberation (reflekterende lyd) kamre
Et etterklangskammer er det motsatte av et ekkofritt kammer når det gjelder egenskaper og design. Alle overflater av etterklangskammeret er så harde og glatte som mulig, med kretsen som sikrer størst mulig refleksjon av lydbølger. For å sikre ønsket vinkelfordeling av lyd, er overflatene til etterklangskammeret ikke parallelle med hverandre. Lydfeltet som dannes i etterklangskammeret kalles diffust og er preget av en jevn fordeling av lydenergi på alle punktene. Etterklangskamre kan måle kraften til lyd og støy som sendes ut av forskjellige kilder, men forsøk på å måle lydnivåer eller lydtrykknivåer i en bestemt retning i forhold til kilden resulterer i feilaktige og praktisk talt meningsløse resultater på grunn av refleksjoner av lydbølger. Merk at på grunn av de lavere kostnadene for etterklangskamre (sammenlignet med ekkofrie kamre), blir de funnet bred applikasjon i teknisk akustikk, spesielt i studier av støy som genereres og sendes ut av maskiner og utstyr.
Akustiske parametere for normale rom
De fleste praktiske lydmålinger utføres ikke i verken ekko- eller etterklangskamre, men i rom hvis akustiske parametere ligger et sted mellom de til de spesielle kamrene nevnt ovenfor.
Når du måler lyden eller støyen som genereres og sendes ut av en spesifikk kilde, er forskjellige feil mulige. Små endringer i posisjonen til mikrofonen plassert i kort avstand fra lydkilden
lydmåleutstyr kan være ledsaget av store endringer i lydnivå eller lydtrykk. Denne situasjonen er ikke utelukket ved avstander som er mindre enn den største av følgende to verdier: bølgelengden til den laveste frekvenskomponenten til lyden som genereres og sendes ut av lydkilden og to ganger maksimal størrelse på lydkilden.
Lydfeltet definert på denne måten kalles nærfeltet. Merk at av grunnene nevnt ovenfor, anbefales det ikke å måle nærfelts lydnivåer eller lydtrykk.
Selv ved måling på store avstander fra en lydkilde kan visse feil ikke utelukkes, spesielt feil som skyldes refleksjoner fra romvegger og andre lydreflekterende objekter. Et felt der intensiteten til den reflekterte lyden kan være nesten lik intensiteten til lyden som forplanter seg direkte fra kilden, kalles gjenklang. Et sted mellom etterklangsfeltet og nærfeltet er det et fritt lydfelt, hvis grenser kan finnes i henhold til dens definisjon: dobling av avstanden i det frie feltet må tilsvare en reduksjon i nivå med 6 dB. Akustiske målinger anbefales utført i et fritt lydfelt eller forhold så nærme det som mulig.
I målerapporten er det nødvendig å notere ikke bare det resulterende lydnivået eller lydtrykket, men også avstanden mellom mikrofonen og lydkilden, retningen til mikrofonen og dens høyde.
Målemikrofon i et lydfelt
Målemikrofonen må tilfredsstille en rekke strenge krav.
Først av alt må det være høy kvalitet og pålitelig. Videre må den ha en jevn og jevn frekvensrespons, dvs. følsomheten bør være identisk eller nesten identisk ved alle frekvenser. Den må også være rundstrålende, dvs. har identisk eller nesten identisk følsomhet i alle retninger.
Brühl & Kjær produserer og produserer presisjonsmålemikrofoner med optimal ytelse i fritt lydfelt, trykkmåling og diffust lydfelt. Mikrofoner designet for bruk i et fritt lydfelt har en flat frekvensrespons i forhold til lyden som danner lydfeltet før mikrofonen installeres i det. Det skal understrekes at hver mikrofon forstyrrer lydfeltet, men at frifeltsmikrofoner er designet for automatisk å kompensere for deres tilstedeværelse i lydfeltet. Trykkmottakende mikrofoner er designet for å oppnå en flat frekvensrespons i forhold til det faktiske lydtrykket, selvfølgelig med automatisk kompensasjon for forstyrrelse av lydfeltet på grunn av tilstedeværelsen av mikrofonen. Utformingen av mikrofoner beregnet for bruk i et diffust lydfelt garanterer deres omnidireksjonalitet, dvs. identisk eller nesten identisk følsomhet for lydbølger som kommer samtidig fra forskjellige vinkler, slik tilfellet er i gjenklang og diffuse lydfelt. For akustiske målinger i et fritt lydfelt må mikrofonen som er beregnet for frie lydfeltforhold rettes direkte mot lydkilden, mens trykkmottakermikrofonen må stå i en vinkel på 90° i forhold til retningen til lydkilden, dvs. den må plasseres slik at membranen er parallell med lydbølgenes forplantningsretning.
Målemikrofon i et lydfelt
Når den brukes i et diffust eller tilfeldig lydfelt, må mikrofonen være rundstrålende. Som hovedregel kan det aksepteres at hva mindre størrelser mikrofon, jo bedre er dens retningsegenskaper, dvs. jo nærmere den er en ideell rundstrålende mikrofon.
Imidlertid er følsomheten til små mikrofoner relativt lav, noe som kan utelukke bruk i relativt stille omgivelser. Løsningen på dette problemet er å bruke en sensitiv mikrofon med optimal ytelse i et fritt lydfelt, d.v.s. en en-tommers mikrofon utstyrt med en spesiell enhet kalt en diffuser, som gir den en nesten rundstrålende respons. Men hvis den høye følsomheten til en en-tommers mikrofon ikke er nødvendig, foretrekkes det å bruke mindre mikrofoner designet for bruk i et diffust lydfelt, dvs. mikrofoner med en diameter på 1/2 tomme eller mindre.
Det skal understrekes at tilstedeværelsen av instrumentkroppen og operatøren i et diffust lydfelt kan hindre lydbølger i å forplante seg i visse retninger og derfor vesentlig forringe mikrofonens ellers gode rundstrålende respons. Dette er grunnen til at det anbefales at mikrofonen monteres på en skjøtestang eller, ved bruk av en mikrofonskjøtekabel, på en solid støtte som er borte fra målerkroppen og operatøren og ikke forstyrrer lydfeltet.
Miljøstøy
Så langt har denne brosjyren sett på lyd og støy som genereres og sendes ut av en enkelt kilde, for eksempel en maskin, spesielt med kretsen for å beskrive de akustiske parametrene til denne kilden og bestemme parametrene for lyd og deres avhengighet av avstand. En helt annen type akustisk forskning er måling, analyse og evaluering av lyd eller støy på et bestemt sted, og lydfeltet kan skapes av ulike kilder og deres kombinasjoner.
Støy på arbeidsplassen er et eksempel på miljøstøy. Målingen og analysen av slik støy utføres på en vanlig arbeidsplass, uten å ta hensyn til om dette stedet er i nær eller fjern lydfeltet til det aktuelle utstyret, om lydfeltet bare skapes av dette utstyret eller av en bestemt kombinasjon , etc.
Faktiske forhold, individuelle støykilder mv. tas i betraktning på støykontrollstadiet, men ved måling og vurdering av støydosen som påvirker en person, er de ikke signifikante.
Siden den generelle støyen fra det ytre miljøet i de fleste tilfeller dannes av lydbølger fra forskjellige kilder osv., må mikrofonen til lydnivåmåleren som brukes i målinger være rundstrålende. Følgelig må lydnivåmåleren satt med en mikrofon ha identisk følsomhet i alle retninger og avlesningene bør ikke avhenge av plasseringen til kildene som danner lydfeltet.
Andre eksempler på miljøstøy er støy i boligområder, i nærheten av industrianlegg, på kontorer, teatre mv.
Effekt av tilstedeværelse av måleinstrument og operatør
Ved enhver form for lyd- og støymålinger må man passe på at tilstedeværelsen av lydmåleutstyr og operatøren ikke forstyrrer det målte lydfeltet. Det bør tas i betraktning at kroppen til måleinstrumentet og operatørens kropp ikke bare kan forhindre forplantning av lydbølger i visse retninger, men også forårsake refleksjoner av lydbølger som forstyrrer lydfeltet. Ved første øyekast ser ikke menneskekroppen ut til å være et objekt som reflekterer lydbølger godt. Eksperimentelle studier har imidlertid vist at ved frekvenser rundt 400 Hz kan refleksjoner fra menneskekroppen forårsake feil i størrelsesorden 6 dB når de måles i en avstand på mindre enn 1 m fra operatørens kropp.
For å minimere refleksjoner fra kroppen til lydmåleinstrumenter er lydnivåmålere fra Bryup og Kjær utstyrt med en spesiell kjegleformet fasade. En fleksibel forlengelsesstang kan brukes med de fleste av disse lydnivåmålerne for å hjelpe til med å flytte mikrofonen vekk fra lydnivåmåleren og dermed redusere den totale målefeilen. I tillegg er det mulig å bruke mikrofonforlengelseskabler i tilfeller der det er nødvendig å eliminere forstyrrelsen av lydfeltet fullstendig på grunn av tilstedeværelsen av lydmålerhuset.
Refleksjoner av lydbølger fra operatørens kropp og deres påvirkning på måleresultatene kan i de fleste tilfeller minimeres ved å installere lydnivåmåleren riktig. Lydnivåmåleren bør holdes på armlengdes avstand eller helst monteres på stativ eller annen solid støtte som ikke forstyrrer lydfeltet. Uansett anbefales bruk av en fleksibel skjøtestang. Enda mer avansert med tanke på å redusere feil på grunn av tilstedeværelsen av en operatør er å montere mikrofonen på avstand fra lydnivåmåleren og koble dem sammen med en passende mikrofonskjøtekabel.
Bakgrunnsstøy (trekk fra nivåer)
Til andre viktig faktor, som påvirker den totale feilen i resultatene av akustiske målinger, er bakgrunnsstøy, spesielt forholdet mellom nivået og nivåene til den målte lyden eller støyen. Det er klart at bakgrunnsstøynivået ikke bør overstige nivåene for prosessen som måles.
I praksis kan man bruke en regel som bestemmer om bakgrunnsstøynivået må overstige målte lyd- eller støynivåer med 3dB eller mer. Men selv om kravene i denne regelen er oppfylt, må passende justeringer gjøres for å oppnå korrekte resultater med et minimum av feil. Teknikken for å måle og beregne nivået av lyd eller støy generert av en spesifikk kilde (for eksempel en maskin) i nærvær av bakgrunnsstøy på et relativt høyt nivå er som følger:
- Måle generelt nivå lyd eller støy (Ls+m) med kilden slått på.
- Mål bakgrunnsstøynivået (Ln) etter at du har slått av kilden.
- Beregn forskjellen mellom resultatene av målingene beskrevet ovenfor. Hvis denne forskjellen er mindre enn 3dB, må bakgrunnsstøyen anses som overdreven intens og hindrer levering av nøyaktige resultater. Hvis forskjellen er mellom 3 og 10 dB, må en passende korrigering foretas. Korreksjonen kan neglisjeres dersom forskjellen nevnt ovenfor overstiger 10 dB
- Korreksjonen for bakgrunnsstøy bestemmes ved hjelp av nomogrammet vist i figuren til høyre. På den horisontale aksen til nomogrammet må du finne et punkt som tilsvarer nivåforskjellen beregnet i trinn 3. Fra dette punktet tegner du en vertikal linje oppover for å bestemme punktet der den skjærer den fete kurven. En horisontal linje fra dette punktet trekkes til den vertikale aksen til nomogrammet. Skjæringspunktet bestemmer Δ Ln-verdien i dB.
- Trekk verdien Δ Ln bestemt langs den vertikale aksen til nomogrammet (se punkt 4 ovenfor) fra det totale lyd- eller støynivået målt i punkt 1.
Resultatet av denne operasjonen er ønsket nivå av lyd eller støy som genereres og sendes ut av kilden som studeres.
Eksempel:
- Totalt støynivå = 60 dB
- Bakgrunnsstøynivå - 53 dB
- Nivåforskjell - 7 dB
- Korreksjon bestemt basert på nomogrammet - 1 dB
- Nødvendig kildestøynivå = 60—1 = 59 dB
Tillegg av nivåer
Hvis lyd- eller støynivåene som sendes ut av to kilder måles individuelt og det er nødvendig å bestemme det totale lyd- eller støynivået når begge disse kildene fungerer samtidig, er det nødvendig å legge til de tilsvarende nivåene. Bruken av en logaritmisk skala og dB utelukker imidlertid muligheten for direkte å legge til lyd- eller støynivåer.
- Addisjon utføres ved å innføre en passende korreksjon, bestemt enten ved beregning eller på grunnlag av et nomogram, for eksempel nomogrammet vist i figuren til høyre.
Arbeidsprosedyren er som følger: - Mål individuelt lyd- eller støynivået til begge kildene, for eksempel maskin 1 og 2.
- Beregn forskjellen mellom resultatene av målingene beskrevet ovenfor.
- Finn punktet på den horisontale aksen til nomogrammet som tilsvarer nivåforskjellen beregnet i trinn 3. Tegn en vertikal linje fra dette punktet for å bestemme punktet for skjæringspunktet med den tykke kurven. En horisontal linje fra dette punktet til den vertikale aksen til nomogrammet bestemmer det nye skjæringspunktet og den tilsvarende Δ L-verdien i dB.
- Legg til verdien bestemt langs den vertikale aksen til nomogrammet (se punkt 3 ovenfor) til det større nivået bestemt av trinn 1. Resultatet av denne operasjonen er det ønskede generelle nivået, dvs. summen av nivåene som genereres av to lyd- eller støykilder.
Eksempel:
- Kilde 1 - 85 dB Kilde 2 = 82 dB
- Nivåforskjell = 3 dB
- Nomogrambasert korreksjon -1,7 dB
- Ønsket totalnivå er 85+ 1,7 = 86,7 dB
- Vind
Tilstedeværelsen av vind oppfattes av mikrofonen til lydmåleutstyr som støy, lik støyen som høres av det menneskelige øret når vinden blåser. For å redusere støyen som genereres av vinden, er det designet spesielle vindtette hetter, som har form som en ball laget av porøs og skummende polyuretan og beskytter også mikrofonen mot støv, skitt og andre urenheter. Det skal understrekes at det skal brukes vindtett hette ved bruk av mikrofonen utendørs. - Luftfuktighet
Omgivelsesfuktighet har liten effekt på lydmåleinstrumenter og mikrofoner av høy kvalitet, så påvirkningen av relativ fuktighet på opptil 90 % kan praktisk talt neglisjeres. Måleutstyret skal imidlertid være beskyttet mot regn, snø o.l. Ved utendørs bruk kreves en vindtett hette. Merk at målefeilen forblir nesten uendret selv når den vindtette hetten plassert på mikrofonen er kraftig fuktet. Spesielle mikrofoner, regnhetter og avfuktere er designet for stasjonær bruk under forhold med høy relativ fuktighet. - Temperatur
Lydmåleutstyret som produseres og produseres av Brühl & Kjaer er konstruert for svært nøyaktig og pålitelig drift i temperaturområdet fra -10 til + 50 ° C. Spesiell oppmerksomhet må imidlertid rettes mot raske temperaturmålinger, da de kan forårsake fuktkondensering inne i mikrofonene.
Påvirkning av miljøforhold
- Statisk trykk
Endringer i statisk (atmosfærisk) trykk innenfor ±10 % har nesten ingen effekt på følsomheten til mikrofoner (endringer ±0,2 dB). Men ved for høye høyder blir endringer i mikrofonfølsomheten, spesielt i høyfrekvensområdet, merkbare og må tas i betraktning i henhold til den aktuelle bruksanvisningen. Lokalt Atmosfæretrykk bør også tas i betraktning ved akustisk kalibrering av utstyret med en stempeltelefon. - Mekaniske vibrasjoner
Selv om mikrofoner og lydnivåmålere er relativt ufølsomme for mekaniske vibrasjoner, anbefales det likevel at de er pålitelig isolert mot mekaniske vibrasjoner og støt med store amplituder. Hvis det er nødvendig å betjene lydmåleutstyr i nærvær av mekaniske vibrasjoner og støt, anbefales det å bruke elastiske puter eller pakninger laget av skumgummi eller annet egnet materiale. - Elektromagnetiske felt
Påvirkningen av elektrostatiske og elektromagnetiske felt på lydnivåmålere kan neglisjeres.
Anbefalinger og standarder knyttet til akustiske målinger
Ved planlegging og utarbeidelse av akustiske målinger anbefales det å ta hensyn til veiledningen fra relevante internasjonale og nasjonale anbefalinger og standarder. Disse anbefalingene og standardene etablerer både målemetoder og teknikker og krav til måleutstyr. Derfor gir retningslinjer og standarder et solid grunnlag for nøyaktige, pålitelige og reproduserbare akustiske målinger.
ISO-anbefaling 2204, med tittelen "Akustikk - Veiledning til metoder for måling av akustisk støy og dens effekter på mennesker", er spesielt viktig, spesielt for de uten tilstrekkelig erfaring, siden den inneholder definisjoner og forklaringer av grunnleggende termer, beskrivelser av målemetoder og liste over relevante anbefalinger og standarder.
Anbefaling 123 og 179 fra International Electrotechnical Commission IEC fastsetter kravene til lydnivåmålere med forskjellige nøyaktighetsklasser. Det skal bemerkes at lydmåleutstyret produsert og produsert av Brühl og Kjaer oppfyller kravene i disse anbefalingene og også andre standarder. I USA er nasjonale standarder (ANSI) mye brukt. Lydnivåmålere fra Brühl og Kjaer, utstyrt med en fleksibel forlengelsesstang, oppfyller også kravene i de relevante amerikanske standardene.
En oversikt og liste over anbefalinger og standarder knyttet til akustiske målinger kan fås fra din lokale Bryp & Kjær-representant.
Måleprotokoll for lyd eller støy
En viktig del av akustisk måling er å lage en presis måleprotokoll. Lyd- eller støymålingsrapporten skal inneholde følgende:
- En skisse av målestedet som angir relevante dimensjoner, mikrofonplassering og objektet som skal måles.
- Type og serienummer på måleinstrumentene som brukes.
- Beskrivelse av metode for kalibrering av måleutstyr.
- Beskrivelse av frekvenskorreksjon og dynamiske responskretser som brukes i målinger.
- Kort beskrivelse av det akustiske signalet som måles (impulslyd, kontinuerlig støy, ren tone, etc.).
- Bakgrunnsstøynivå.
- Meteorologiske data og måletidsdata.
- Grunnleggende data for objektet som skal måles (utstyrstype, driftsparametere, last, hastighet, etc.).
En nøye utformet måleprotokoll sikrer at akustiske målinger tatt på forskjellige tidspunkter og steder kan sammenlignes nøyaktig og pålitelig og kontrasteres.
Grafisk representasjon av lyd- eller støyfelt
Et av de første trinnene i å gjennomføre et mer komplekst støykontrollprogram er vanligvis en grafisk representasjon av det aktuelle støyfeltet, dvs. utarbeide en ganske nøyaktig skisse som angir plassering og hoveddimensjoner til individuelle støykilder (maskiner osv.) og andre objekter som befinner seg i feltet som studeres. Denne skissen fylles så med støynivåer målt på ulike punkter i støyfeltet. Det er tydelig at med en økning i antall måleresultater oppnås en stadig mer nøyaktig representasjon av feltet som studeres.
Ved å koble sammen punkter med identiske støynivåer, konstrueres kurver som ligner isohypser i kartografi og gir en grafisk representasjon av fordelingen av støyenergi. En grafisk fremstilling av støyfeltet bidrar til å identifisere de mest støyende stedene og fungerer som en første plattform for planlegging og forberedelse av akustiske tiltak for å beskytte mennesker mot støy. Nye målinger utført etter implementeringen av tiltakene nevnt ovenfor gir en visuell representasjon av deres resultater og en illustrasjon av prestasjonene når det gjelder støyreduksjon og støyfeltoptimalisering. I skissen nevnt ovenfor kan du angi med rødt de områdene hvor bruk av virkemidler er obligatorisk personlig beskyttelse, for eksempel ørepropper, antistøyhodetelefoner osv.
Støyindekskurver
De fleste støyreduksjonsplaner, spesielt i områder der målte dB(A)-nivåer overskrider akseptable grenser, krever en vurdering av støynivå og skadevirkninger av støy.
I slike tilfeller er frekvensanalyse av støyen, for eksempel oktav- eller en tredjedels oktavanalyse, nødvendig. Ulike anbefalinger og standarder etablerer mer eller mindre komplekse metoder for å vurdere støy og dens effekter. Den enkleste metoden er basert på bruk av støyindekskurver vist i figuren. Resultatene av frekvensanalyse legges inn i feltet for støyindekskurver, dvs. nivåer som tilsvarer individuelle frekvensbånd. Til sammenligning bestemmes en kurve som er i kontakt med maksimum av støyspekteret, og derfor blir støyen tildelt en støyindeks NR som tilsvarer denne kurven (i eksemplet i figuren er denne indeksen NR78). Av formen på støyindekskurvene er det tydelig at høyfrekvensområdet anses som viktigere mht. uønskede effekter støy mer alvorlig enn lavfrekvensområdet.
Merk at definisjoner og forklaringer knyttet til støyindekskurver er gitt i ISO-anbefalingen fra 1996. Lignende kurver brukes i enkelte land for å bestemme maksimal tillatt eksponeringstid for støy som påvirker mennesker og for å etablere tillatte støygrenser for maskiner, utstyr, etc. Det skal bemerkes at når du bruker kurvene ovenfor, forresten, blir frekvensresponsen til menneskelig hørsel automatisk tatt i betraktning.
Støydose
Den potensielle faren for en viss støy, spesielt i forhold til hørselshemming og skade, bestemmes ikke bare av nivået, men også av varigheten. For eksempel er den skadelige effekten av støy med et visst nivå som påvirker en person i 60 minutter mye større enn effekten av støy med identisk nivå og varighet på bare ett minutt. Derfor er målinger av støynivå og varighet nødvendig for å vurdere graden av fare. Slike målinger er ikke helt vanskelige ved stasjonær støy med faste nivåer, men blir mer komplekse der støyen er ikke-stasjonær og hvor nivåene varierer over tid.
Komplikasjonen oppstår fra behovet for å periodisk måle støynivåer med nøyaktig definerte tidsintervaller. Basert på diskrete verdier av nivået av ikke-stasjonær støy tildelt individuelle tidsintervaller, er det mulig å beregne en ensifret parameter kalt ekvivalent støynivå (1_eq) - L eq er ekvivalentnivået av kontinuerlig støy i dB (A), hvor faregraden for hørsel er identisk med faregraden for støy med varierende tidsnivå. Dersom støynivået som undersøkes endres mer eller mindre diskret, kan ekvivalentnivået beregnes basert på resultatene av målinger ved hjelp av en lydnivåmåler og en stoppeklokke.
Ekvivalent støynivå med fluktuerende eller tilfeldig skiftende nivå kan ikke beregnes ut fra flere måleresultater.I slike tilfeller er det nødvendig å bruke et støydosimeter som automatisk måler og beregner ekvivalente støynivåer. Støynivåmålere kan enten være stasjonære enheter eller bærbare enheter i lommestørrelse.
Akustiske retningslinjer og standarder etablerer to metoder for å bestemme og beregne ekvivalente støynivåer. En av disse metodene er etablert av anbefalingene fra 1996 og 1999 fra International Organization for Standardization, mens den andre metoden er bestemt av US Occupational Safety and Health Policy (OSHA).
Grunnleggende metoder for støykontroll
Dersom resultatene av akustiske målinger indikerer støynivåer som er for høye og overskrider tillatte grenser, må alle nødvendige tiltak iverksettes for å redusere dem. Selv om metodene og virkemidlene for støykontroll ofte er komplekse, beskrives de aktuelle grunnleggende tiltakene kort nedenfor.
- Redusere støy ved kilden, for eksempel ved bruk av spesielle teknologiske prosesser, modifisering av utstyrsdesign, ekstra akustisk behandling av deler, komponenter og overflater på utstyr, eller bruk av nytt og mindre støyende utstyr.
- Blokkerer banene til lydbølger. Denne metoden
basert på bruk av ytterligere tekniske midler, består av å utstyre utstyret med et lydisolert belegg eller akustiske skjermer og suspendere det på vibrasjonsdempere. Støy på arbeidsplasser kan reduseres ved å dekke vegger, tak og gulv med materialer som absorberer lyd og reduserer refleksjon av lydbølger. - Bruk av personlig verneutstyr der andre metoder av en eller annen grunn ikke er effektive. Imidlertid bør bruken av disse midlene kun betraktes som en midlertidig løsning på problemet.
- Å stoppe driften av støyende utstyr er den mest radikale og siste metoden, tatt i betraktning i spesielle og alvorlige tilfeller. På dette tidspunktet er det nødvendig å understreke muligheten for å redusere driftstiden til støyende utstyr, flytte støyende utstyr til et annet sted, velge en rasjonell arbeids- og hvileplan og redusere tiden brukt under støyende forhold, etc.
Grunnleggende regler for akustiske målinger
Denne brosjyren avsluttes med en oversikt over de grunnleggende reglene for akustiske målinger utført med en bærbar lydnivåmåler.
- Gjør deg kjent med anbefalingene og standardene som etablerer hensiktsmessige metoder og stiller krav til måleutstyret som brukes.
- Sjekk tilstanden til lydnivåmålerens interne batteristrømforsyning og klargjør et reservesett med høykvalitetselementer. Merk at når du lagrer lydnivåmåleren på et lager, spesielt over lengre tid, er det nødvendig å fjerne elementene som normalt finnes i batteristrømkilden.
- Kontroller lydnivåmåleren og kalibrer den om nødvendig. Uansett anbefales kalibrering med akustisk kalibrator med jevne mellomrom.
- Bestem frekvenskorreksjonsskjemaet som passer for forholdene og målingene. Merk at i de fleste normale tilfeller brukes korreksjonskrets A.
- Allerede før du starter selve målingen, anbefales det å ta flere omtrentlige avlesninger fra lydnivåmåleren i lydfeltet som studeres.
Bestem type og hovedparametre for lydfeltet som skal studeres og målepunktene som tilsvarer driftsforholdene. - Utstyrt med en mikrofon med optimal frifeltsrespons, bør lydnivåmåleren holdes på armlengdes avstand, med mikrofonen vendt mot kilden til lyden eller støyen.
- I diffuse lydfelt og felt med tilfeldig forekomst av lydbølger er det viktig å bruke en mikrofon og en metode for montering av enheten som garanterer omnidireksjonaliteten til lydnivåmåleren utstyrt med mikrofon.
- Bestem de dynamiske egenskapene til lydnivåmåleren, dvs. "rask" eller "sakte", tilsvarende måleforholdene og ekskludert lesefeil. Merk at ved måling av pulslyder trenger du en spesiell pulslydnivåmåler
- I tilfeller der det er vanskelig å bestemme lydkilden som bestemmer avlesningen av en måleur eller digital indikator for en lydnivåmåler, kan hodetelefoner koblet til utgangen på lydnivåmåleren være en verdifull assistent. Vær oppmerksom på at bruk av hodetelefoner kun er mulig hvis lydnivåmåleren er utstyrt med en passende utgangskontakt.
- Ved måling må følgende tas i betraktning:
- tilstrekkelig avstand mellom lydnivåmålerens mikrofon og lydreflekterende objekter
- avstand mellom lydnivåmåleren og den målte lyd- eller støykilden tilsvarende måleforholdene og type lydfelt
- bakgrunnsstøynivå
- tilstedeværelsen av gjenstander som er i stand til å blokkere forplantningen av lydbølger fra kilden til lydnivåmåleren
- behovet for å bruke en vindtett hette når du arbeider utendørs
- behovet for å utelukke måleresultater når lydnivåmåleren eller dens indikator er overbelastet
- Lag nøye en passende måleprotokoll
Det er håpet til forfatterne av dette heftet at det vil gi en praktisk introduksjon til feltet lyd- og støymåling og vil svare på de fleste praktiske spørsmål og derfor vil kunne brukes som en praktisk referanse. For råd om spesielle spørsmål angående akustiske målinger og relatert utstyr, vennligst kontakt Brühl & Kjær representanter eller skriv direkte til Brühl & Kjær 2850 Nærum Danmark
I artikkelen vil du lære hva lyd er, hva det er dødelig nivå volum, samt hastighet i luften og andre miljøer. Vi vil også snakke om frekvens, koding og lydkvalitet.
Vi vil også vurdere sampling, formater og lydstyrke. Men først, la oss definere musikk som ordnet lyd – det motsatte av uordnet, kaotisk lyd, som vi oppfatter som støy.
– Dette er lydbølger som dannes som følge av vibrasjoner og endringer i atmosfæren, samt gjenstander rundt oss.
Selv når du snakker, hører du samtalepartneren din fordi han påvirker luften. Dessuten, når du spiller et musikkinstrument, enten du slår på tromme eller plukker en streng, produserer du vibrasjoner med en viss frekvens, som produserer lydbølger i luften rundt.
Det er lydbølger bestilt Og kaotisk. Når de er ordnede og periodiske (gjentas etter en viss tidsperiode), hører vi en viss frekvens eller tonehøyde av lyd.
Det vil si at vi kan definere frekvens som antall ganger en hendelse inntreffer i en gitt tidsperiode. Når lydbølger er kaotiske, oppfatter vi dem som bråk.
Men når bølgene er ordnet og gjentas med jevne mellomrom, kan vi måle dem etter antall gjentatte sykluser per sekund.
Samplingsfrekvens for lyd
Lydsamplingsfrekvensen er antall signalnivåmålinger per sekund. Hertz (Hz) eller Hertz (Hz) er en vitenskapelig måleenhet som bestemmer antall ganger en hendelse inntreffer per sekund. Dette er enheten vi skal bruke!
Samplingsfrekvens for lyd Du har sikkert sett denne forkortelsen veldig ofte - Hz eller Hz. For eksempel i equalizer-plugins. Måleenhetene deres er hertz og kilohertz (det vil si 1000 Hz).
Vanligvis hører en person lydbølger fra 20 Hz til 20 000 Hz (eller 20 kHz). Alt mindre enn 20 Hz er infralyd. Alt over 20 kHz er ultralyd.
La meg åpne equalizer-pluginen og vise deg hvordan den ser ut. Du er sikkert kjent med disse tallene.
Lydfrekvenser Med en equalizer kan du kutte eller øke visse frekvenser innenfor det menneskelige hørbare området.
Et lite eksempel!
Her har jeg et opptak av en lydbølge som ble generert med en frekvens på 1000 Hz (eller 1 kHz). Hvis vi zoomer inn og ser på formen, vil vi se at den er regelmessig og gjentatt (periodisk).
Repeterende (periodisk) lydbølge På ett sekund oppstår tusen gjentatte sykluser her. Til sammenligning, la oss se på en lydbølge, som vi oppfatter som støy.
Uordnet lyd Det er ingen spesifikk repetisjonsfrekvens her. Det er heller ingen spesifikk tone eller tonehøyde. Lydbølgen er ikke bestilt. Hvis vi ser på formen til denne bølgen, kan vi se at det ikke er noe gjentakende eller periodisk ved den.
La oss gå videre til den rikere delen av bølgen. Vi zoomer inn og ser at det ikke er konstant.
Uordnet bølge ved skalering På grunn av mangelen på syklisitet kan vi ikke høre noen spesifikk frekvens i denne bølgen. Derfor oppfatter vi det som støy.
Dødelig lydnivå
Jeg vil gjerne nevne litt om det dødelige lydnivået for mennesker. Den stammer fra 180 dB og høyere.
Det er verdt å si med en gang at i henhold til regulatoriske standarder anses et sikkert støynivå å ikke være mer enn 55 dB (desibel) om dagen og 40 dB om natten. Selv med langvarig eksponering for hørsel, vil dette nivået ikke forårsake skade.
| Lydvolumnivåer | ||
|---|---|---|
| (dB) | Definisjon | Kilde |
| 0 | Det er ikke høyt i det hele tatt | |
| 5 | Nesten uhørlig | |
| 10 | Nesten uhørlig | Stille rasling av blader |
| 15 | Knapt hørbar | raslende blader |
| 20 — 25 | Knapt hørbar | Hvisken av en person i en avstand på 1 meter |
| 30 | Stille | Veggklokke tikker ( tillatt maksimum i henhold til standarder for boliglokaler om natten fra klokken 23 til 7) |
| 35 | Ganske hørbart | Dempet samtale |
| 40 | Ganske hørbart | Vanlig tale ( norm for boliglokaler på dagtid fra 7 til 23 timer) |
| 45 | Ganske hørbart | Snakke |
| 50 | Tydelig hørbar | Skrivemaskin |
| 55 | Tydelig hørbar | Snakke ( Europeisk standard for klasse A kontorlokaler) |
| 60 | (normen for kontorer) | |
| 65 | Høylytt samtale (1m) | |
| 70 | Høylytte samtaler (1m) | |
| 75 | Skrik og latter (1m) | |
| 80 | Veldig bråkete | Skrik, motorsykkel med lyddemper |
| 85 | Veldig bråkete | Høyt skrik, motorsykkel med lyddemper |
| 90 | Veldig bråkete | Høye skrik, godsbanevogn (7m) |
| 95 | Veldig bråkete | T-banevogn (7 meter utenfor eller inne i bilen) |
| 100 | Ekstremt støyende | Orkester, torden ( i henhold til europeiske standarder er dette det maksimalt tillatte lydtrykket for hodetelefoner) |
| 105 | Ekstremt støyende | På gamle fly |
| 110 | Ekstremt støyende | Helikopter |
| 115 | Ekstremt støyende | Sandblåsemaskin (1m) |
| 120-125 | Nesten uutholdelig | Jackhammer |
| 130 | Smerteterskel | Fly ved start |
| 135 — 140 | Kontusjon | Jetfly tar av |
| 145 | Kontusjon | Rakettoppskyting |
| 150 — 155 | Hjernerystelse, skader | |
| 160 | Sjokk, traumer | Sjokkbølge fra et supersonisk fly |
| 165+ | Ruptur av trommehinner og lunger | |
| 180+ | Død | |
Lydhastighet i km per time og meter per sekund
Lydens hastighet er hastigheten som bølger forplanter seg med i et medium. Nedenfor gir jeg en tabell over forplantningshastigheter i ulike miljøer.
Lydhastigheten i luft er mye mindre enn i faste medier. Og lydhastigheten i vann er mye høyere enn i luft. Det er 1430 m/s. Som et resultat er forplantningen raskere og hørbarheten er mye lenger.
Lydkraft er energien som overføres av en lydbølge gjennom overflaten som vurderes per tidsenhet. Målt i (W). Det er en øyeblikkelig verdi og et gjennomsnitt (over en tidsperiode).
La oss jobbe videre med definisjonene fra musikkteoridelen!
Tonehøyde og note
Høyde er et musikalsk begrep som betyr nesten det samme som frekvens. Unntaket er at den ikke har en måleenhet. I stedet for å definere lyd med antall sykluser per sekund i området 20 - 20 000 Hz, angir vi visse frekvensverdier med latinske bokstaver.
Musikkinstrumenter produserer regelmessige, periodiske lydbølger som vi kaller toner eller toner.
Det vil si med andre ord Merk er et slags øyeblikksbilde av en periodisk lydbølge med en viss frekvens. Tonehøyden til denne tonen forteller oss hvor høyt eller lavt tonen høres ut. I dette tilfellet har lavere toner lengre bølgelengder. Og de høye er kortere.
La oss se på en lydbølge på 1 kHz. Nå skal jeg zoome inn og du vil se avstanden mellom løkkene.
Lydbølge ved 1 kHz La oss nå se på en 500 Hz-bølge. Her er frekvensen 2 ganger mindre og avstanden mellom syklusene er større.
Lydbølge ved 500 Hz La oss nå ta en bølge på 80 Hz. Det blir enda bredere her og høyden blir mye lavere.
Lyd ved 80 Hz Vi ser forholdet mellom tonehøyden til en lyd og dens bølgeform.
Hver musikktone er basert på én grunnleggende frekvens (grunntone). Men i tillegg til tone, består musikk også av ekstra resonansfrekvenser eller overtoner.
La meg vise deg et annet eksempel!
Nedenfor er en bølge på 440 Hz. Dette er standarden i musikkverdenen for å stemme instrumenter. Det tilsvarer merknaden A.
Ren lydbølge på 440 Hz Vi hører bare grunntonen (ren lydbølge). Zoomer vi inn vil vi se at det er periodisk.
La oss nå se på en bølge med samme frekvens, men spilt på et piano.
Intermitterende pianolyd Se, det er også periodisk. Men den har små tillegg og nyanser. Alle sammen gir oss en ide om hvordan et piano høres ut. Men i tillegg til dette, bestemmer overtoner også det faktum at noen toner vil ha en større affinitet til en gitt tone enn andre.
Du kan for eksempel spille den samme tonen, men en oktav høyere. Det vil høres helt annerledes ut. Det vil imidlertid være relatert til forrige notat. Det vil si at det er samme tone, bare spilt en oktav høyere.
Dette forholdet mellom to toner i forskjellige oktaver skyldes tilstedeværelsen av overtoner. De er konstant tilstede og bestemmer hvor nært eller fjernt visse toner er knyttet til hverandre.
I tradisjonell notasjon bestemmer tonehøyden til en tone plasseringen på staven eller staven.
La oss først se i ordboken og slå opp definisjonene av disse ordene.
Lyd- alt som øret hører, som når øret. Eller mer omfattende, det som høres oppfattes av øret: et fysisk fenomen forårsaket av oscillerende bevegelser av luftpartikler eller et annet medium. Lyd, i vid forstand, er den oscillerende bevegelsen av partikler av et elastisk medium, som forplanter seg i form av bølger i gassformige, flytende eller faste medier.
Bråk- Dette er lyder slått sammen til en uenig (vanligvis høy) lyd. Eller, mer detaljert, tilfeldige svingninger av forskjellige fysiske arter, preget av kompleksiteten til deres tidsmessige og spektrale struktur.
Vibrasjon— mekaniske vibrasjoner av en elastisk kropp; skjelvende. Ordet kommer fra det latinske " Vibrasjon- nøling, skjelvende.
Studiet av lyder er en vitenskap kalt AKUSTIKK. Akustikk er et av områdene innen fysikk (mekanikk) som studerer elastiske vibrasjoner og bølger fra de laveste (konvensjonelt fra 0 Hz) til høye frekvenser.
Det menneskelige øret oppfatter et visst spekter av vibrasjoner - vanligvis fra 16 før 20 000 vibrasjoner per sekund. En svingning per sekund kalles Hertz og er forkortet Hz. Oscillasjoner av høyere frekvenser kalles ultralyd, mens vibrasjoner av lavere frekvenser kalles infralyd.
Lydegenskaper:
bølgelengde (periode, T) og amplitude (A)
Siden lyd er en bølge, er den preget av to hovedstørrelser: bølgelengde (oscillasjonsperiode) og amplitude. Amplitude er den maksimale verdien av forskyvning eller endring av en variabel fra gjennomsnittsverdien under oscillerende eller bølgebevegelse. Periodens gjensidighet kalles frekvens (Hz). Selve lyden er også preget av forplantningshastigheten, som avhenger av mediet som den elastiske vibrasjonen forplanter seg i. For eksempel:
Forholdet mellom lydhørbarhet og trykk,
frekvens og volum
Som vi allerede har sagt, kan en person ideelt sett oppfatte lyd med en frekvens fra 16 til 20 000 Hz. Frekvensen av lyden i seg selv gir oss imidlertid ikke mulighet til å vurdere hvor trygt det er for mennesker. Frekvensen til en lyd indikerer den teoretiske muligheten for å høre en slik lyd, men om vi praktisk talt hører den eller ikke avhenger av amplituden. Amplitudens logaritme måles i desibel (dB). En desibel er en relativ verdi som indikerer hvor mye volumet til en lyd har økt eller redusert.
Lydstyrke er den tilsynelatende intensiteten til lyd, målt i desibel. Avhengigheten av lydstyrke på lydtrykknivå (og lydintensitet) er en rent ikke-lineær kurve; den har en logaritmisk karakter. Når lydtrykknivået øker med 10 dB, vil lydvolumet øke med 2 ganger.
Hvilke volumnivåer møter du og jeg i livene våre?
Lyd |
Volum, dB |
Stillhet (spesielt kamera) |
|
Stille hvisking, tikkende armbåndsur |
|
Raslingen av løv, tikken av en klokke, normen for boliglokaler |
|
Landlig område vekk fra veier, bibliotek |
|
Rolig boligområde, park, rolig samtale |
|
Middels volum samtale, stille gate, stille kontor |
|
Normal samtale på 1m, normen for kontorer |
|
Tungtrafikkgate, telefon |
|
Høy vekkerklokke, lastebil eller motorsykkelstøy |
|
Høyt skrik, jackhammer, godsvogn i en avstand på 7m |
|
T-banetog, hårføner, smedbutikk, veldig bråkete fabrikk |
|
Rockemusikk, skrik av et barn, helikopter, traktor på 1 meters avstand |
|
Smerteterskel, nære bulder av torden, vuvuzela i en avstand på 1 m |
|
Skade indre øre, maksimalt volum på en rockekonsert |
|
Kontusjon, skader, mulig brudd på trommehinnen |
|
Sjokk, traumer, sprukket trommehinne |
|
Mulig lungeruptur, mulig død |
|
Maks. trykk fra luftsjokkbølgen under eksplosjonen av trinitrotoluen |
|
Maksimalt luftsjokkbølgetrykk under en atomeksplosjon |
|
Trykk inn atomladning i øyeblikket av en atomeksplosjon |
Støy i våre boliger (oppholdsarealer) kan oppstå av forskjellige årsaker. Avhengig av støykilden er de delt inn i støt, luftbåren, strukturell og akustisk.
Typer støy (lyder):
Som et resultat av samspillet mellom vind og forskjellige strukturer, hvis strømningshastighetene er svært høye og tverrdimensjonene til kroppene i strømmen er små, dannes det ultralydvibrasjoner, og hvis strømningshastighetene er lave og tverrdimensjonene er store , dannes infralyder. For eksempel, når de flyter rundt trestammer, telegrafstolper, metallstoler, skipsrigging, vil sistnevnte avgi infralyder.
Gjeldende SanPiN 2.1.2.2801-10 “Endringer og tillegg nr. 1 til SanPiN 2.1.2.2645-10 “Sanitære og epidemiologiske krav til levekår i boligbygg og lokaler” gir følgende standarder for boliglokaler:
Tillatte støynivåer i boliglokaler
Navn på lokaler, territorier |
Tider på dagen |
Lydtrykknivåer, dB, i oktavfrekvenser |
||||||||
Stuer av leiligheter |
7 - 23 timer. |
|||||||||
23-7 |
||||||||||
Territorier i direkte tilknytning til boligbygg |
7 - 23 timer. |
|||||||||
23-7 |
||||||||||
Tillatte nivåer av infralyd i boliger
Forekommer i gassformige, flytende og faste medier, som, når de når de menneskelige hørselsorganene, oppfattes av ham som lyd. Frekvensen til disse bølgene varierer fra 20 til 20 000 vibrasjoner per sekund. La oss presentere formler for en lydbølge og vurdere dens egenskaper mer detaljert.
Hvorfor vises en lydbølge?
Mange lurer på hva en lydbølge er. Lydens natur ligger i forekomsten av forstyrrelser i et elastisk medium. For eksempel, når en trykkforstyrrelse i form av kompresjon oppstår i et visst volum luft, har denne regionen en tendens til å spre seg i rommet. Denne prosessen fører til at luft komprimeres i områder ved siden av kilden, som også har en tendens til å utvide seg. Denne prosessen dekker mer og mer av plassen til den når en eller annen mottaker, for eksempel det menneskelige øret.
Generelle egenskaper ved lydbølger
La oss vurdere spørsmålene om hva en lydbølge er og hvordan den oppfattes av det menneskelige øret. Lydbølgen er langsgående; når den kommer inn i ørets concha, forårsaker den vibrasjoner i trommehinnen med en viss frekvens og amplitude. Du kan også forestille deg disse svingningene som periodiske endringer i trykk i et mikrovolum av luft ved siden av membranen. Først øker det i forhold til normalt atmosfærisk trykk, og avtar deretter, i samsvar med de matematiske lovene for harmonisk bevegelse. Amplituden av endringer i luftkompresjon, det vil si forskjellen mellom maksimalt eller minimumstrykk som skapes av en lydbølge med atmosfærisk trykk, er proporsjonal med amplituden til selve lydbølgen.
Mange fysiske eksperimenter har vist at det maksimale trykket som det menneskelige øret kan oppfatte uten å skade det er 2800 µN/cm 2 . Til sammenligning, la oss si at atmosfærisk trykk nær jordoverflaten er 10 millioner μN/cm2. Med tanke på proporsjonaliteten til trykk og amplitude av svingninger, kan vi si at sistnevnte verdi er ubetydelig selv for de sterkeste bølgene. Hvis vi snakker om lengden på lydbølgen, vil den for en frekvens på 1000 vibrasjoner per sekund være en tusendels centimeter.
De svakeste lydene skaper trykksvingninger i størrelsesorden 0,001 μN/cm 2, den tilsvarende amplituden av bølgesvingninger for en frekvens på 1000 Hz er 10 -9 cm, mens gjennomsnittlig diameter på luftmolekyler er 10 -8 cm, dvs. det menneskelige øret er et ekstremt følsomt organ.
Konsept av lydbølgeintensitet
Fra et geometrisk synspunkt representerer en lydbølge vibrasjoner av en bestemt form, men fra et fysisk synspunkt er hovedegenskapen til lydbølger deres evne til å overføre energi. Det viktigste eksemplet på overføring av bølgeenergi er solen, hvis utsendte elektromagnetiske bølger gir energi til hele planeten vår.
Intensiteten til en lydbølge i fysikk er definert som mengden energi som overføres av bølgen gjennom en enhet overflateareal som er vinkelrett på bølgens utbredelse, og per tidsenhet. Kort sagt, intensiteten til en bølge er dens kraft som overføres gjennom en enhetsareal.
Styrken til lydbølger måles vanligvis i desibel, som er basert på en logaritmisk skala, praktisk for praktisk analyse av resultatene.
Intensiteten til forskjellige lyder
Følgende skala i desibel gir en ide om betydningen av de forskjellige og følelsene den forårsaker:
- terskelen for ubehagelige og ubehagelige opplevelser starter ved 120 desibel (dB);
- en klinkehammer skaper en lyd på 95 dB;
- høyhastighetstog - 90 dB;
- gate med stor trafikk - 70 dB;
- volumet av en vanlig samtale mellom mennesker er 65 dB;
- en moderne bil som beveger seg i moderate hastigheter skaper et støynivå på 50 dB;
- gjennomsnittlig radiovolum - 40 dB;
- stille samtale - 20 dB;
- støy fra tre løvverk - 10 dB;
- Minimumsterskelen for menneskelig lydfølsomhet er nær 0 dB.
Følsomhet menneskelig øre avhenger av lydens frekvens og er maksimalverdien for lydbølger med en frekvens på 2000-3000 Hz. For lyd i dette frekvensområdet er den nedre terskelen for menneskelig følsomhet 10 -5 dB. Høyere og lavere frekvenser enn det spesifiserte intervallet fører til en økning i den nedre følsomhetsterskelen på en slik måte at en person hører frekvenser nær 20 Hz og 20 000 Hz bare ved en intensitet på flere titalls dB.
Når det gjelder den øvre terskelen for intensitet, hvoretter lyden begynner å forårsake ulempe for en person og til og med smerte, skal det sies at den er praktisk talt uavhengig av frekvens og ligger i området 110-130 dB.
Geometriske egenskaper til en lydbølge
En ekte lydbølge er en kompleks oscillerende pakke av langsgående bølger, som kan dekomponeres til enkle harmoniske vibrasjoner. Hver slik oscillasjon er beskrevet fra et geometrisk synspunkt av følgende egenskaper:
- Amplitude er det maksimale avviket for hver del av bølgen fra likevekt. Betegnelsen A benyttes for dette kvantumet.
- Periode. Dette er tiden da en enkel bølge fullfører sin fullstendige svingning. Etter denne tiden begynner hvert punkt i bølgen å gjenta sin oscillerende prosess. Perioden er vanligvis betegnet med bokstaven T og målt i sekunder i SI-systemet.
- Frekvens. Dette er en fysisk størrelse som viser hvor mange svingninger en gitt bølge gjør per sekund. Det vil si at det i sin betydning er en mengde som er gjensidig til perioden. Det er betegnet f. For frekvensen til en lydbølge er formelen for å bestemme den gjennom en periode som følger: f = 1/T.
- Bølgelengden er avstanden den tilbakelegger i en svingeperiode. Geometrisk er bølgelengden avstanden mellom de to nærmeste maksima eller to nærmeste minima på en sinuskurve. Oscillasjonslengden til en lydbølge er avstanden mellom de nærmeste områdene med luftkompresjon eller de nærmeste stedene for dens sjeldne i rommet der bølgen beveger seg. Det er vanligvis betegnet med den greske bokstaven λ.
- Forplantningshastigheten til en lydbølge er avstanden som kompresjonsregionen eller sjeldne regionen til bølgen forplanter seg over per tidsenhet. Denne verdien er angitt med bokstaven v. For hastigheten til en lydbølge er formelen: v = λ*f.
Geometrien til en ren lydbølge, det vil si en bølge med konstant renhet, adlyder den sinusformede loven. I det generelle tilfellet har formelen for en lydbølge formen: y = A*sin(ωt), hvor y er koordinatverdien til et gitt punkt på bølgen, t er tid, ω = 2*pi*f er den sykliske frekvensen til svingninger.
Aperiodisk lyd
Mange lydkilder kan betraktes som periodiske, for eksempel lyden fra musikkinstrumenter som gitar, piano, fløyte, men det er også et stort antall lyder i naturen som er aperiodiske, det vil si at lydvibrasjoner endrer frekvens og form i rommet. Teknisk sett kalles denne typen lyd støy. Levende eksempler på aperiodisk lyd er bystøy, sjøstøy, lyder fra perkusjonsinstrumenter, for eksempel fra en tromme og andre.
Lydbølgeutbredelsesmedium
I motsetning til elektromagnetisk stråling, hvis fotoner ikke trenger noe materiell medium for deres utbredelse, er lydens natur slik at et bestemt medium er nødvendig for forplantningen, det vil si at i henhold til fysikkens lover kan ikke lydbølger forplante seg i et vakuum.
Lyd kan bevege seg i gasser, væsker og faste stoffer. Hovedkarakteristikkene til en lydbølge som forplanter seg i et medium er følgende:
- bølgen forplanter seg lineært;
- den forplanter seg likt i alle retninger i et homogent medium, det vil si at lyd divergerer fra kilden og danner en ideell sfærisk overflate.
- Uavhengig av lydens amplitude og frekvens, forplanter bølgene seg med samme hastighet i et gitt medium.
Lydbølgenes hastighet i ulike medier
Hastigheten på lydutbredelsen avhenger av to hovedfaktorer: mediet som bølgen beveger seg i og temperaturen. Generelt fungerer det neste regel: Jo tettere mediet er og jo høyere temperatur, jo raskere beveger lyden seg gjennom det.
For eksempel er forplantningshastigheten til en lydbølge i luft nær jordoverflaten ved en temperatur på 20 ℃ og en luftfuktighet på 50 % 1235 km/t eller 343 m/s. I vann ved en gitt temperatur beveger lyden seg 4,5 ganger raskere, det vil si omtrent 5735 km/t eller 1600 m/s. Når det gjelder lydhastighetens avhengighet av temperaturen i luften, øker den med 0,6 m/s med en økning i temperaturen for hver grad Celsius.
Timbre og tone
Hvis en streng eller metallplate får vibrere fritt, vil den produsere lyder forskjellige frekvenser. Det er svært sjelden å finne en kropp som produserer en lyd av en bestemt frekvens; vanligvis har lyden til et objekt et sett med frekvenser i et visst intervall.
Klangen til en lyd bestemmes av antall harmoniske som er tilstede i den og deres respektive intensiteter. Timbre er subjektiv verdi, det vil si at dette er oppfatningen av et klingende objekt av en bestemt person. Timbre er vanligvis preget av følgende adjektiv: høy, briljant, klangfull, melodisk og så videre.
Tone er en lydsensasjon som gjør at den kan klassifiseres som høy eller lav. Denne verdien er også subjektiv og kan ikke måles med noe instrument. Tone er assosiert med en objektiv mengde - frekvensen til lydbølgen, men det er ingen klar sammenheng mellom dem. For eksempel, for en enkeltfrekvenslyd med konstant intensitet, øker tonen når frekvensen øker. Hvis frekvensen til lyden forblir konstant og dens intensitet øker, blir tonen lavere.
Form på lydkilder
I samsvar med formen på kroppen som utfører mekaniske vibrasjoner og dermed genererer bølger, er det tre hovedtyper:
- Punktkilde. Den produserer sfæriske lydbølger som avtar raskt med avstand fra kilden (ca. 6 dB hvis avstanden fra kilden dobles).
- Linjekilde. Det skaper sylindriske bølger, hvis intensitet avtar saktere enn fra en punktkilde (for hver økning i avstand med halvparten i forhold til kilden, reduseres intensiteten med 3 dB).
- Flat eller todimensjonal kilde. Det genererer bølger bare i en bestemt retning. Et eksempel på en slik kilde vil være et stempel som beveger seg i en sylinder.
Elektroniske lydkilder
For å lage en lydbølge bruker elektroniske kilder en spesiell membran (høyttaler), som utfører mekaniske vibrasjoner på grunn av fenomenet elektromagnetisk induksjon. Slike kilder inkluderer følgende:
- spillere av forskjellige plater (CD, DVD og andre);
- kassettopptakere;
- radioer;
- TV-er og noen andre.
DEFINISJON
Lyd- disse forplanter seg i et elastisk medium (gass, væske, fast stoff) og har et frekvensområde som det menneskelige øret kan oppfatte (fra 16 Hz til 20 kHz).
Partikkelvibrasjoner som forårsaker utseendet til mekaniske bølger av en slik frekvens kalles akustisk, og grenen av fysikk som studerer egenskapene til lyd og egenskapene til dens forplantning - akustikk.
Forplantningen av lyd i luften begynner med luftvibrasjoner på overflaten av det oscillerende legemet. En kropp som skaper en forstyrrelse i mediets tetthet kalles lydkilde. Lydkilder kan være faste stoffer (strengen til et musikkinstrument, stemmebånd, jordskorpen, treblader), væsker (en strøm av vann eller bølger på vannoverflaten) og gasser (luftstrømmer i musikkinstrumenter, vind) . Svingninger i lufttetthet fører til forskyvning av molekyler i nabolagene, som igjen påvirker naboene. Slik overføres den første forstyrrelsen fra ett punkt i mediet til et annet. Lydbølgen forårsaker tvungne vibrasjoner i trommehinnen til det menneskelige øret, som registreres av hjernen.
Lydegenskaper
Lyden reiser fra slutten. Lydens hastighet avhenger av forplantningsmediet og dets tilstand. For eksempel er lydhastigheten i luft ved en temperatur 330 m/s, og i vann ved samme temperatur - 1500 m/s.
Lyden som produseres kalles en musikalsk tone. Støy er en kaotisk blanding av musikalske toner.
Lydvolum bestemt av amplituden til vibrasjoner i en lydbølge.
Tonehøyde avhenger av - jo høyere frekvens, jo høyere lyd.
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
| Trening | En stor isblokk brøt av fra toppen av isfjellet og falt i vannet. Instrumenter installert på skipet og som mottok lyd under vann registrerte sprutet fra den fallende blokken 10 sekunder tidligere enn lyden av fallet som nådde gjennom luften. Hvor langt var isfjellet fra skipet? |
| Løsning | I et homogent medium beveger lyd seg med konstant hastighet, så avstanden som er tilbakelagt av fronten av en lydbølge i luft er: og avstanden tilbakelagt av fronten av lydbølgen i vann: Tidsintervallet mellom opptak av lyd med instrumenter og sprut fra en fallende blokk:
så vi kan skrive:
hvor er avstanden fra isfjellet til skipet: Ved hjelp av tabellene bestemmer vi lydhastigheten i luft ved m/s og lydhastigheten i vann ved samme temperatur, m/s. La oss regne ut: |
| Svar | Isfjellet lå 4491 m fra skipet. |
EKSEMPEL 2
| Trening | En stein falt ned i gruven. Mannen hørte lyden av fallet 6 s etter at fallet startet. Finn dybden på gruven. Lydhastighet 332 m/s. |
| Løsning | La oss fullføre tegningen ved å rette koordinataksen i bevegelsesretningen til steinen. Steinen faller fra. Dybden av steinens fall (dens koordinat) endres over tid i henhold til loven: I det øyeblikket steinen faller til bunnen av skaftet, vil dybden av steinen være lik dybden av skaftet, så vi kan skrive: hvor er tiden da steinen falt: Forsiden av lydbølgen beveger seg jevnt, så tiden det tar før lyden når en person er: Tiden som en person hørte lyden etter, er lik summen av gangene steinen falt og bevegelsen til lydbølgefronten:
Fra denne ligningen bestemmer vi dybden på skaftet. La oss omskrive ligningen og isolere kvadratroten:
La oss kvadrater begge sider av ligningen:
La oss omskrive ligningen slik:
multipliser begge sider av ligningen med:
|
