Ochrona przed hałasem
dr inż. Ewa Kotarbińska
Zakład Elektroakustyki Instytutu Radiolektroniki
Wydział Eektroniki i Technik Informacyjnych
e.kotarbinska@ire.pw.edu.pl
OCHRONA PRZED HAŁASEM
Ochrona przed hałasem
dr inż. Ewa Kotarbińska
Zakład Elektroakustyki Instytutu Radiolektroniki
Wydział Eektroniki i Technik Informacyjnych
e.kotarbinska@ire.pw.edu.pl
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