Hva er typene lydbølger? Subjektive verdier av lyd. Lydbølger i musikk

Lyd er elastiske bølger i et medium (ofte luft) som er usynlige, men merkbare for det menneskelige øret (bølgen virker på trommehinnen). En lydbølge er en langsgående bølge av kompresjon og sjeldenhet.

Hvis vi skaper et vakuum, vil vi være i stand til å skille lyder? Robert Boyle plasserte en klokke i en glasskrukke i 1660. Etter å ha pumpet ut luften hørte han ingen lyd. Erfaring viser det et medium er nødvendig for at lyd skal forplante seg.

Lyd kan også bevege seg gjennom flytende og faste medier. Påvirkningen av steiner kan tydelig høres under vann. Plasser klokken på den ene enden av treplaten. Ved å plassere øret i den andre enden kan du tydelig høre klokkens tikk.

Lydbølger går gjennom tre

Kilden til lyd er nødvendigvis oscillerende kropper. For eksempel høres ikke en streng på en gitar i normal tilstand, men så snart vi får den til å vibrere, dukker det opp en lydbølge.

Erfaring viser imidlertid at ikke alle oscillerende kropper er en lydkilde. For eksempel gir en vekt som henger på en tråd ikke lyd. Faktum er at det menneskelige øret ikke oppfatter alle bølger, men bare de som skaper kropper som svinger med en frekvens fra 16 Hz til 20 000 Hz. Slike bølger kalles lyd. Oscillasjoner med en frekvens mindre enn 16Hz kalles infralyd. Oscillasjoner med en frekvens større enn 20 000 Hz kalles ultralyd.

Lydhastighet

Lydbølger forplanter seg ikke øyeblikkelig, men med en viss begrenset hastighet (lik hastigheten til jevn bevegelse).

Det er derfor vi under et tordenvær først ser lyn, det vil si lys (lyshastigheten er mye større enn lydhastigheten), og deretter høres lyd.

Lydens hastighet avhenger av mediet: i faste stoffer og væsker er lydhastigheten mye høyere enn i luft. Dette er tabellmålte konstanter. Når temperaturen på mediet øker, øker lydhastigheten, og når den avtar, avtar den.

Lydene er forskjellige. For å karakterisere lyd, introduseres spesielle mengder: volum, tonehøyde og klangfarge.

Lydvolumet avhenger av amplituden til vibrasjonene: jo større amplituden til vibrasjonene, desto høyere er lyden. I tillegg avhenger ørets oppfatning av lydvolumet av frekvensen av vibrasjoner i lydbølgen. Høyfrekvente bølger oppfattes som høyere.

Frekvensen til lydbølgen bestemmer tonehøyden til tonen. Jo høyere vibrasjonsfrekvensen til en lydkilde er, jo høyere er lyden den produserer. Menneskestemmer er delt inn i flere tonehøyder.

Lyder fra forskjellige kilder er en kombinasjon av harmoniske vibrasjoner med forskjellige frekvenser. Komponenten i den lengste perioden (laveste frekvens) kalles grunntonen. De resterende komponentene i lyden er overtoner. Settet med disse komponentene skaper fargen og klangen til lyden. Settet med overtoner i stemmene forskjellige folk selv om det er litt annerledes, bestemmer dette klangen til en bestemt stemme.

Ekko. Et ekko dannes som et resultat av refleksjon av lyd fra ulike hindringer - fjell, skog, murer, store bygninger, etc. Et ekko oppstår bare når den reflekterte lyden oppfattes separat fra den opprinnelig talte lyden. Hvis det er mange reflekterende overflater og de er i forskjellige avstander fra en person, vil de reflekterte lydbølgene nå ham til forskjellige tider. I dette tilfellet vil ekkoet være flere. Hindringen må være 11m unna personen for at ekkoet skal høres.

Refleksjon av lyd. Lyd reflekteres fra glatte overflater. Derfor, når du bruker et horn, blir ikke lydbølger spredt i alle retninger, men danner en smalt rettet stråle, på grunn av dette øker lydstyrken og den sprer seg over en større avstand.

Noen dyr (for eksempel flaggermus, delfin) sender ut ultralydsvibrasjoner, og oppfatter deretter den reflekterte bølgen fra hindringer. Slik bestemmer de plasseringen og avstanden til omkringliggende objekter.

Ekkolokalisering. Dette er en måte å bestemme plasseringen av kropper ved hjelp av ultralydsignaler som reflekteres fra dem. Mye brukt i frakt. Installert på skip sonarer- enheter for å gjenkjenne undervannsobjekter og bestemme dybden og topografien til bunnen. En lydsender og mottaker er plassert i bunnen av fartøyet. Senderen gir korte signaler. Ved å analysere forsinkelsestiden og retningen til de returnerende signalene, bestemmer datamaskinen plasseringen og størrelsen på objektet som reflekterte lyden.

Ultralyd brukes til å oppdage og bestemme ulike skader i maskindeler (tomrom, sprekker osv.). Enheten som brukes til dette formålet kalles ultralyd feildetektor. En strøm av korte ultralydsignaler sendes til delen som studeres, som reflekteres fra inhomogenitetene som er plassert inne i den og går tilbake til mottakeren. På de stedene hvor det ikke er feil, går signalene gjennom delen uten vesentlig refleksjon og registreres ikke av mottakeren.

Ultralyd er mye brukt i medisin for å diagnostisere og behandle visse sykdommer. I motsetning til røntgenstråler gjør det ikke bølgene skadelig påvirkning på stoff. Diagnostiske ultralydundersøkelser (ultralyd) tillate uten Kirurgisk inngrep gjenkjenne patologiske endringer i organer og vev. En spesiell enhet dirigerer ultralydbølger med en frekvens fra 0,5 til 15 MHz til en viss del av kroppen, reflekteres de fra organet som studeres, og datamaskinen viser bildet sitt på skjermen.

Infralyd kjennetegnes ved lav absorpsjon i ulike medier, som et resultat av at infralydbølger i luft, vann og jordskorpen kan forplante seg over svært lange avstander. Dette fenomenet finner praktisk bruk på bestemme steder sterke eksplosjoner eller plasseringen av skytevåpenet. Utbredelsen av infralyd over lange avstander i havet gjør det mulig naturkatastrofespådommer- flodbølge. Maneter, krepsdyr osv. er i stand til å oppfatte infralyder og kjenne dens tilnærming lenge før en storm begynner.

Denne leksjonen dekker emnet "Lydbølger". I denne leksjonen vil vi fortsette å studere akustikk. Først, la oss gjenta definisjonen av lydbølger, deretter vurdere frekvensområdene deres og bli kjent med konseptet med ultralyd og infrasoniske bølger. Vi vil også diskutere egenskapene til lydbølger i ulike medier og lære hva deres egenskaper er. .

Lydbølger - dette er mekaniske vibrasjoner som, sprer seg og samvirker med hørselsorganet, oppfattes av en person (fig. 1).

Ris. 1. Lydbølge

Den grenen av fysikk som omhandler disse bølgene kalles akustikk. Yrket til folk som populært kalles "lyttere" er akustikere. En lydbølge er en bølge som forplanter seg i et elastisk medium, det er en langsgående bølge, og når den forplanter seg i et elastisk medium, veksler kompresjon og utladning. Det overføres over tid over en avstand (fig. 2).

Ris. 2. Lydbølgeutbredelse

Lydbølger inkluderer vibrasjoner som oppstår med en frekvens fra 20 til 20 000 Hz. For disse frekvensene er de tilsvarende bølgelengdene 17 m (for 20 Hz) og 17 mm (for 20 000 Hz). Dette området vil bli kalt hørbar lyd. Disse bølgelengdene er gitt for luft, lydhastigheten som er lik .

Det er også serier som akustikere forholder seg til – infralyd og ultralyd. Infralyd er de som har en frekvens på mindre enn 20 Hz. Og ultrasoniske er de som har en frekvens større enn 20 000 Hz (fig. 3).

Ris. 3. Lydbølgeområder

Enhver utdannet person bør være kjent med frekvensområdet til lydbølger og vite at hvis han går på ultralyd, vil bildet på dataskjermen bli konstruert med en frekvens på mer enn 20 000 Hz.

Ultralyd – Dette er mekaniske bølger som ligner på lydbølger, men med en frekvens fra 20 kHz til en milliard hertz.

Bølger med en frekvens på mer enn en milliard hertz kalles hyperlyd.

Ultralyd brukes til å oppdage defekter i støpte deler. En strøm av korte ultralydsignaler rettes til delen som undersøkes. På de stedene hvor det ikke er feil, går signalene gjennom delen uten å bli registrert av mottakeren.

Hvis det er en sprekk, et lufthulrom eller annen inhomogenitet i delen, reflekteres ultralydsignalet fra det og kommer tilbake, går inn i mottakeren. Denne metoden kalles feildeteksjon med ultralyd.

Andre eksempler på ultralydapplikasjoner er maskiner ultralydundersøkelse, ultralydmaskiner, ultralydbehandling.

Infralyd – mekaniske bølger som ligner på lydbølger, men med en frekvens på mindre enn 20 Hz. De blir ikke oppfattet av det menneskelige øret.

Naturlige kilder til infralydbølger er stormer, tsunamier, jordskjelv, orkaner, vulkanutbrudd og tordenvær.

Infralyd er også en viktig bølge som brukes til å vibrere overflaten (for eksempel for å ødelegge noen store gjenstander). Vi lanserer infralyd i jorda - og jorda brytes opp. Hvor brukes dette? For eksempel i diamantgruver, hvor de tar malm som inneholder diamantkomponenter og knuser den til små partikler for å finne disse diamantinneslutningene (fig. 4).

Ris. 4. Anvendelse av infralyd

Lydens hastighet avhenger av miljøforhold og temperatur (fig. 5).

Ris. 5. Hastighet for lydbølgeutbredelse i ulike medier

Vennligst merk: i luft er lydhastigheten på lik , og ved øker hastigheten med . Hvis du er en forsker, kan denne kunnskapen være nyttig for deg. Du kan til og med komme opp med en slags temperatursensor som vil registrere temperaturforskjeller ved å endre lydhastigheten i mediet. Vi vet allerede at jo tettere mediet er, jo mer alvorlig er interaksjonen mellom partikler i mediet, desto raskere forplanter bølgen seg. I det siste avsnittet diskuterte vi dette ved å bruke eksempelet med tørr luft og fuktig luft. For vann er lydforplantningshastigheten . Hvis du lager en lydbølge (bank på en stemmegaffel), vil hastigheten på dens forplantning i vann være 4 ganger større enn i luft. Med vann vil informasjon nå 4 ganger raskere enn med luft. Og i stål er det enda raskere: (Fig. 6).

Ris. 6. Lydbølgeutbredelseshastighet

Du vet fra eposene som Ilya Muromets brukte (og alle heltene og vanlige russiske folk og gutter fra Gaidars RVS) brukte en veldig interessant metode for å oppdage et objekt som nærmer seg, men som fortsatt er langt unna. Lyden den lager når den beveger seg er ennå ikke hørbar. Ilya Muromets, med øret mot bakken, kan høre henne. Hvorfor? Fordi lyd overføres over fast grunn med høyere hastighet, noe som betyr at den vil nå Ilya Muromets øre raskere, og han vil være i stand til å forberede seg på å møte fienden.

De mest interessante lydbølgene er musikalske lyder og støy. Hvilke gjenstander kan skape lydbølger? Hvis vi tar en bølgekilde og et elastisk medium, hvis vi får lydkilden til å vibrere harmonisk, vil vi få en fantastisk lydbølge, som vil bli kalt musikalsk lyd. Disse kildene til lydbølger kan for eksempel være strengene til en gitar eller piano. Dette kan være en lydbølge som skapes i luftspalten til en pipe (orgel eller pipe). Fra musikktimer kjenner du tonene: do, re, mi, fa, sol, la, si. I akustikk kalles de toner (fig. 7).

Ris. 7. Musikalske toner

Alle objekter som kan produsere toner vil ha funksjoner. Hvordan er de forskjellige? De er forskjellige i bølgelengde og frekvens. Hvis disse lydbølgene ikke er skapt av harmonisk klingende kropper eller ikke er koblet til et slags felles orkesterstykke, vil en slik mengde lyder kalles støy.

Bråk- tilfeldige svingninger av forskjellig fysisk natur, preget av kompleksiteten til deres tidsmessige og spektrale struktur. Konseptet med støy er både innenlands og fysisk, de er veldig like, og derfor introduserer vi det som et eget viktig objekt for vurdering.

La oss gå videre til kvantitative estimater av lydbølger. Hva kjennetegner musikalske lydbølger? Disse egenskapene gjelder utelukkende for harmoniske lydvibrasjoner. Så, lydvolum. Hvordan bestemmes lydvolumet? La oss vurdere forplantningen av en lydbølge i tid eller svingningene til lydbølgekilden (fig. 8).

Ris. 8. Lydvolum

Samtidig, hvis vi ikke la til mye lyd til systemet (vi traff for eksempel en pianotast rolig), så blir det en stille lyd. Hvis vi høyt løfter hånden høyt, forårsaker vi denne lyden ved å trykke på tasten, vi får en høy lyd. Hva avhenger dette av? En stille lyd har en mindre vibrasjonsamplitude enn høy lyd.

Den neste viktige egenskapen til musikalsk lyd og enhver annen lyd er høyde. Hva er tonehøyden av lyd avhengig av? Høyden avhenger av frekvensen. Vi kan få kilden til å oscillere ofte, eller vi kan få den til å svinge ikke veldig raskt (det vil si utføre færre svingninger per tidsenhet). La oss vurdere tidssveipet til en høy og lav lyd med samme amplitude (fig. 9).

Ris. 9. Pitch

En interessant konklusjon kan trekkes. Hvis en person synger med bassstemme, har han en lydkilde (dette er stemmebåndene) svinger flere ganger langsommere enn for en person som synger sopran. I det andre tilfellet vibrerer stemmebåndene oftere, og forårsaker derfor oftere lommer med kompresjon og utladning i forplantningen av bølgen.

Det er en annen interessant egenskap ved lydbølger som fysikere ikke studerer. Dette klang. Du kjenner og skiller enkelt det samme musikkstykket fremført på en balalaika eller cello. Hvordan er disse lydene eller denne ytelsen annerledes? I begynnelsen av eksperimentet ba vi folk som produserer lyder om å lage dem med omtrent samme amplitude, slik at volumet på lyden blir det samme. Det er som i tilfellet med et orkester: hvis det ikke er behov for å fremheve noe instrument, spiller alle omtrent likt, med samme styrke. Så klangen til balalaika og cello er annerledes. Hvis vi skulle tegne lyden produsert fra ett instrument fra et annet ved hjelp av diagrammer, ville de vært de samme. Men du kan enkelt skille disse instrumentene ved deres lyd.

Et annet eksempel på viktigheten av klang. Se for deg to sangere som uteksamineres fra det samme musikkuniversitetet med de samme lærerne. De studerte like godt, med rette A-er. Av en eller annen grunn blir den ene en fremragende utøver, mens den andre er misfornøyd med karrieren hele livet. Faktisk bestemmes dette utelukkende av instrumentet deres, som forårsaker vokalvibrasjoner i miljøet, dvs. stemmene deres er forskjellige i klang.

Bibliografi

Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fysikk: en oppslagsbok med eksempler på problemløsning. - 2. utgave repartisjon. - X.: Vesta: forlag "Ranok", 2005. - 464 s.
Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fysikk. 9. klasse: lærebok for allmenndannelse. institusjoner/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. utgave, stereotypi. - M.: Bustard, 2009. - 300 s.

Internettportal "eduspb.com" ()
Internett-portal "msk.edu.ua" ()
Internettportal "class-fizika.narod.ru" ()

Hjemmelekser

Hvordan reiser lyd? Hva kan være lydkilden?
Kan lyd reise gjennom verdensrommet?
Blir hver bølge som når en persons høreorgan oppfattet av ham?

DEFINISJON

Lyd- dette er de som forplanter seg i et elastisk medium (gass, væske, faststoff) og har 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 menneskelig øre, 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:

Denne brosjyren svarer på de fleste grunnleggende spørsmål knyttet til lyd- og støymålinger og relatert utstyr.
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
Forplantning av 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 det moderne menneskets daglige liv at det nesten ikke er klar over alle dets typer og funksjoner. Lyd gir glede for en person, for eksempel når du hører på 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 sirene som roper. 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 er lyd i moderne samfunn ofte ubehagelig og irriterende.

Ubehagelige og plagsomme lyder kalles lyder. 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 plage. Selv lyder og lyder med lav intensitet kan være ubehagelige og irriterende. Et knirkende gulv, en ripet plate eller en dryppende kran kan være like irriterende 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.
Endelig er lydmålinger og analyser effektive diagnostisk metode, brukes til å løse problemer med støykontroll 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 bevegelse av trommehinnen 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 større enn 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). Det kompliserende er at frekvensavhengigheten av hørselsfølsomhet beskrevet ovenfor er mer uttalt i området med lave lydtrykknivåer, og avtar med økende SPL.

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 av elektronikk og måleteknologiÅ måle lyd er å bygge en spesiell elektronisk krets, hvis følsomhet varierer med frekvens i henhold til frekvensendringer i følsomheten til menneskelig hørsel. Foreløpig definert internasjonale anbefalinger ogr, betegnet "A", "B" og "C". 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 frekvensspekter og i grafisk representasjon et spektrogram.

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 mulighet til å måle toppverdien til transiente og pulserende lyder, mens bruk av en minneenhet (holdekrets) hjelper til med å registrere maksimal topp- eller effektivverdi, målt i pulsmodus lydnivåmåler.

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 toppmåling, mens andre krever 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 6 dB. 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 av de fysiske egenskapene til 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. Generell regel Det kan antas at jo mindre mikrofonen er, desto 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 Brupy 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 kravet til denne regelen er oppfylt, må en passende endring gjøres for å oppnå riktige resultater med minimal 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:

Mål det generelle lyd- eller støynivået (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 produsert og produsert av Brühl og Kjaer er designet for høy presisjon og pålitelig drift i temperaturområdet fra -10 til + 50 °C. Spesiell oppmerksomhet Vær forsiktig med å ta raske temperaturmålinger, da de kan forårsake fuktkondens 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 store 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 klart at etter hvert som antall måleresultater øker, blir flere og flere nøyaktig representasjon 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. Diverse anbefalinger og standarder etablerer mer eller mindre sofistikerte 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). Fra formen på støyindekskurvene er det klart at høyfrekvensområdet anses som viktigere og, når det gjelder uheldige støyeffekter, 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 med hensyn 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

Lyd kalles mekaniske vibrasjoner av partikler av et elastisk medium (luft, vann, metall, etc.), subjektivt oppfattet av hørselsorganet. Lydfølelser er forårsaket av vibrasjoner av mediet som forekommer i frekvensområdet fra 16 til 20 000 Hz. Lyder med frekvenser under dette området kalles infralyd, og de over kalles ultralyd.

Lydtrykk- variabelt trykk i et medium på grunn av forplantningen av lydbølger i det. Størrelsen på lydtrykket estimeres av kraften til lydbølgen per arealenhet og uttrykkes i newton per kvadratmeter (1 n/meter kvadrat = 10 bar).

Lydtrykknivå- forholdet mellom lydtrykkverdien og nullnivået, som er antatt å være lydtrykk n/kvadratmeter:

Lydhastighet avhenger av de fysiske egenskapene til mediet der mekaniske vibrasjoner forplanter seg. Dermed er lydhastigheten i luft 344 m/sek ved T=20°С, i vann 1481 m/sek (ved T=21,5°С), i tre 3320 m/sek og i stål 5000 m/sek.

Lydstyrke (eller intensitet)- mengden lydenergi som passerer per tidsenhet gjennom en enhetsareal; målt i watt per kvadratmeter (W/m2).

Det skal bemerkes at lydtrykk og lydintensitet er relatert til hverandre ved et kvadratisk forhold, dvs. med en økning i lydtrykk med 2 ganger, øker lydintensiteten 4 ganger.

Lydnivå- forholdet mellom styrken til en gitt lyd og null (standard) nivå, for hvilket lydstyrken antas å være watt/m2, uttrykt i desibel:

Lydtrykknivåer og lydintensitet, uttrykt i desibel, har samme størrelse.

Hørselsterskel- den roligste lyden som en person fortsatt kan høre ved en frekvens på 1000 Hz, som tilsvarer lydtrykk n/m2.

Lydvolum- intensiteten av lydsensasjonen forårsaket av en gitt lyd hos en person med normal hørsel. Volumet avhenger av lydens styrke og frekvens, varierer proporsjonalt med logaritmen til lydintensiteten og uttrykkes ved antall desibel pr. hvor den gitte lyden i intensitet overskrider lyden tatt som hørbarhetsterskel. Enheten for lydstyrke er bakgrunnen.

Smerteterskel- lydtrykk eller lydintensitet, oppfattet som en smertefull følelse. Smerteterskelen avhenger lite av frekvens og oppstår ved et lydtrykk på ca 50 n/m2.

Dynamisk rekkevidde- rekkevidden av lydvolum, eller forskjellen i lydtrykknivåer mellom det høyeste og det høyeste stille lyder, uttrykt i desibel.

Diffraksjon- avvik fra den rettlinjede forplantningen av lydbølger.

Refraksjon- en endring i forplantningsretningen til lydbølger forårsaket av forskjeller i hastighet langs forskjellige deler av banen.

Innblanding- tillegg av bølger av samme lengde som ankommer et gitt punkt i rommet langs flere på forskjellige måter, som et resultat av at amplituden til den resulterende bølgen på forskjellige punkter viser seg å være forskjellig, og maksima og minima for denne amplituden veksler med hverandre.

Beats- forstyrrelse av to lydvibrasjoner som avviker lite i frekvens. Amplituden til de resulterende oscillasjonene øker eller avtar periodisk over tid med en frekvens som er lik forskjellen mellom de interfererende oscillasjonene.

Etterklang- gjenværende "etterlyd" i lukkede rom. Det dannes på grunn av gjentatt refleksjon fra overflater og samtidig absorpsjon av lydbølger. Etterklang er preget av en tidsperiode (i sekunder) hvor lydintensiteten avtar med 60 dB.

Tone- sinusformet lydvibrasjon. Tonehøyden til en tone bestemmes av frekvensen av lydvibrasjoner og øker med økende frekvens.

Grunntone- den laveste tonen skapt av en lydkilde.

Overtoner- alle toner, unntatt den viktigste, skapt av lydkilden. Hvis frekvensene til overtonene er et helt antall ganger større enn frekvensen til grunntonen, kalles de harmoniske overtoner (harmoniske).

Timbre- "farge" på lyd, som bestemmes av antall, frekvens og intensitet av overtoner.

Kombinasjonstoner- ekstra toner som oppstår på grunn av ulineariteten til amplitudekarakteristikkene til forsterkere og lydkilder. Kombinasjonstoner vises når systemet utsettes for to eller mer svingninger med forskjellige frekvenser. Frekvensen av kombinasjonstoner er lik summen og forskjellen av frekvensene til grunntonene og deres harmoniske.

Intervall- forholdet mellom frekvensene til de to lydene som sammenlignes. Det minste intervallet som kan skilles mellom to musikalske lyder ved siden av hverandre i frekvens (hver musikalsk lyd har en strengt definert frekvens) kalles en halvtone, og et frekvensintervall med forholdet 2:1 kalles en oktav (en musikalsk oktav består av 12 halvtoner); et intervall med forholdet 10:1 kalles et tiår.