Ochrona przed hałasem

dr inż. Ewa Kotarbińska

Zakład Elektroakustyki Instytutu Radiolektroniki

Wydział Eektroniki i Technik Informacyjnych

[e-mail]

OCHRONA PRZED HAŁASEM

Ochrona przed hałasem

Ochrona przed hałasem

• Zjawiska fizyczne z zakresu propagacji fali

akustycznej

• Percepcja dźwięku
• Kryteria oceny hałasu w środowisku
• Metody ochrony przed hałasem

Ochrona przed hałasem

Cel wykładu:

- zdefiniowanie podstawowych pojęć

- omówienie podstawowych zjawisk związanych

z propagacją fali akustycznej

Ochrona przed hałasem

Hałas

wszelkie niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe, uciążliwe
lub szkodliwe drgania mechaniczne ośrodka sprężystego,
oddziaływujące za pośrednictwem powietrza na narząd słuchu
oraz inne zmysły człowieka.

hałas jest zjawiskiem akustycznym

rozpoznanie zjawiska polega na ocenie subiektywnej

niechciane lub szkodliwe dźwięki powodowane przez
działalność człowieka na wolnym powietrzu, w tym hałas
emitowany przez środki transportu, ruch drogowy, ruch
kolejowy, ruch samolotowy, oraz hałas pochodzący z
obszarów działalności przemysłowej.

Hałas środowiskowy

Ochrona przed hałasem

1. drgania mechaniczne elementu drgającego

2. zaburzenia przepływającego strumienia gazu lub cieczy (turbulencje)

Drgania cząstek ośrodka sprężystego

Mechanizm rozchodzenia się fali akustycznej

Ochrona przed hałasem

Wielkości opisujące ruch cząstek ośrodka:

Wielkości opisujące falę akustyczną:

x – wychylenie [m]

v – prędkość [m/s]

 – długość fali [m]

f – częstotliwość [Hz]

a – przyspieszenie [m

2

/s]

f – częstotliwość [Hz]

c – prędkość [m/s]

Ochrona przed hałasem

Rodzaje fal akustycznych

fale podłużne

fale poprzeczne fale skośne

gazy, ciecze

ciała stałe (dźwięki materiałowe)

 = 21,25 m

 = 21,25 mm

0 Hz

16 Hz

16 kHz

częstotliwość

infradźwięki

ultradźwięki

dźwięki słyszalne

Ochrona przed hałasem

Prędkości fal akustycznych podłużnych:

– powietrze T = 20

°

C

c = 340 m/s

– powietrze T = -10

°

C

c = 325,6 m/s

– powietrze T = 30

°

C

c = 343,8 m/s

– woda morska

c = 1440 m/s

– cegła

c = 3600 m/s

– sosna (II do włókien)

c = 4200 m/s

– aluminium

c = 4700 m/s

prędkość rozchodzenia się

fali dźwiękowej

prędkość przemieszczania się

zaburzenia

Ochrona przed hałasem

• Wartość chwilowa - a

• Wartość średnia - A

śr

• Wartość skuteczna - A

sk

dt

a

T

A

T

śr





0

1

 





T

sk

dt

t

a

T

A

0

2

1

Ochrona przed hałasem

Dźwięki

proste = drgania sinusoidalne

złożone

Każde drganie złożone można rozłożyć

na szereg drgań sinusoidalnych (Prawo Fouriera)

Analiza widmowa

Ochrona przed hałasem

Przebiegi czasowe i widmo dźwięku:

prostego

złożonego

przebieg czasowy

widmo

f

0

=1/T

Ochrona przed hałasem

Analiza widmowa w pasmach

oktawowych

tercjowych

częstotliwość

f

dolna

f

górna

f

środkowa

oktawa

d

g

f

f



2

g

d

śr

f

f

f





tercja

d

g

f

f





3

2

g

d

śr

f

f

f





f

oktawa

3 tercje

Ochrona przed hałasem

źródło hałasu

moc akustyczna

współczynnik kierunkowości

pole akustyczne

ciśnienie akustyczne

natężenie dźwięku

warunki akustyczne otoczenia

Ochrona przed hałasem

CIŚNIENIE AKUSTYCZNE, p [Pa]

różnica między chwilową wartością ciśnienia ośrodka gdy
rozchodzi się w nim fala akustyczna, a ciśnieniem statycznym
(atmosferycznym) w tym samym punkcie, gdy w ośrodku nie
rozprzestrzeniają się drgania akustyczne

Ochrona przed hałasem

POZIOM CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO

p – ciśnienie, którego poziom się wyznacza
p

0

- ciśnienie odniesienia,

p

0

= 20 Pa = 2·10

-5

Pa (f=1000Hz)

p [Pa]

L

p

[dB]

1. Ogromna dynamika organu słuchu

2. Reakcja ucha ludzkiego na

względną

zmianę bodźca

 

dB

p

p

p

p

L

p

0

2

0

2

log

20

log

10





Ochrona przed hałasem

NATĘŻENIE DŹWIĘKU, I [W/m

2

]

ilość energii akustycznej przepływającej przez jednostkę
powierzchni w jednostce czasu

Natężenie dźwięku jest wektorem, w przeciwieństwie do ciśnienia
akustycznego, które jest skalarem. Kierunek wektora natężenia zgodny
jest z kierunkiem przepływu energii akustycznej

POZIOM NATĘŻENIA DŹWIĘKU, L

I

I – natężenie dźwięku, którego poziom się wyznacza
I

0

– natężenie dźwięku odniesienia, I

0

= 10

-12

W/m

2

 

dB

I

I

L

I

0

log

10



Ochrona przed hałasem

MOC AKUSTYCZNA, P [W] – (Na)

ilość energii akustycznej wypromieniowanej przez źródło
w jednostce czasu

POZIOM MOCY AKUSTYCZNEJ, L

P

P – moc akustyczna, której poziom się wyznacza
P

0

– moc akustyczna odniesienia, P

0

= 10

-12

W

 

dB

P

P

L

P

0

log

10



Ochrona przed hałasem

WSPÓŁCZYNNIK KIERUNKOWOŚCI, Q

ZYSK KIERUNKOWY, G

 

dB

Q

G

log

10



p – skuteczna wartość ciśnienia akustycznego w polu
swobodnym w danym punkcie na osi głównej
promieniowania źródła dźwięku

p

0

– średnia skuteczna wartość ciśnienia akustycznego

na

powierzchni kuli, w środku której leży źródło i

przechodzącej przez ten punkt

2

0

2

p

p

Q 

CHARAKTERYSTYKA KIERUNKOWOŚCI