Dźwięk to forma energii, która przemieszcza się w powietrzu poprzez wibracje cząstek powietrza. Dźwięki to również podstawowa forma komunikacji używana przez ludzi i zwierzęta. Dźwięk może być wytwarzany na wiele sposobów, np. przez instrumenty muzyczne, ludzkie struny głosowe i zjawiska naturalne, takie jak wyładowania atmosferyczne.
Ludzie odbierają dźwięk poprzez zmysł słuchu. Dźwięki słyszymy, gdy zmiany ciśnienia powodują drgania błon bębenkowych. Wibracje te są przenoszone przez kości ucha środkowego do ucha wewnętrznego, gdzie są przetwarzane na impulsy nerwowe, które są przesyłane do mózgu, a następnie są interpretowane jako dźwięki.
Herz i Decybel to podstawowe jednostki miar stosowanych do opisu dźwięku. Decybele są miarą głośności dźwięku, natomiast Herce oznaczają częstotliwość dźwięku.
Zakres częstotliwości u zdrowego człowieka wynosi od 20 Hz do 20 kHz. Próg słyszalności w decybelach wynosi 0 dB, a próg bólu około 130 dB. Najmniejsza zmiana, jaką możemy usłyszeć, to około 3 dB. Aby dźwięk subiektywnie wydawał się dwa razy głośniejszy, musi wzrosnąć o około 10 dB.
Pomiary dźwięku wykonywane są w celu obiektywnego porównania i analizy różnych dźwięków. Celem pomiaru dźwięku może to być np. poprawa akustyki pomieszczenia czy też opracowanie lepszych głośników. W przypadku hałasu, pomiary dźwięku pomagają zrozumieć i wyciszać źródła hałasu.
Czym jest hałas?
Hałas to niepożądany lub nieprzyjemny dla ucha ludzkiego dźwięk. Hałas może być generowany przez źródła mechaniczne, takie jak pojazdy, czy maszyny budowlane. Źródłem hałasu może również być głośna mowa ludzka czy szczekanie psa.
Jak szkodzi hałas?
Narażenie na hałas ma wpływ na zdrowie i samopoczucie. Typowe objawy narażenia na hałas w środowisku to rozdrażnienie, problemy z koncentracją czy zakłócenia snu. W przypadku narażenia na hałas w pracy, lub zamkniętych pomieszczeniach, hałas może osiągać znacznie większe amplitudy przez co może prowadzić do uszkodzeń słuchu.
Poziomy ciśnienia akustycznego (SPL) są wyrażane w decybelach (dB). Użycie skali logarytmicznej wiąże się z tym, że ludzkie ucho odbiera głośność dźwięku w sposób logarytmiczny, a nie liniowy.
Decybel (dB) wyraża stosunek zmierzonej wielkości ciśnienia atmosferycznego do 20 uPa (mikro Paskali). Wartość 20 uPa to jednocześnie próg słyszalności oznaczony jako 0 dB. Na rysunku przedstawiono poziomy ciśnienia akustycznego (SPL) w dB i Pa dla kilku znanych dźwięków.
Miernik poziomu dźwięku to urządzenie do pomiaru poziomu ciśnienia akustycznego. Miernik dźwięku posiada mikrofon, wzmacniacz sygnału oraz przetwornik analogowo cyfrowy, które przekształcają sygnał dźwiękowy w sygnał cyfrowy wyświetlany w postaci decybeli na wyświetlaczu.
Dozymetr hałasu to mały miernik poziomu dźwięku, który mocowany jest do ubrania w pobliżu ucha, aby monitorować narażenie na hałas. Dozymetry są stosowane w przypadku gdy pracownicy przemieszczają się po terenie zakładu pracy. Pomiary dozymetrami trwają z reguły 8 godzin przez co najmniej 3 dni w tygodniu, tak aby pomiar obejmował reprezentatywny okres czasu narażenia na hałas.
Pomiary dźwięku i hałasu są wykonywane przy pomocy mierników poziomu dźwięku i dozymetrów hałasu. Sposób wykonywania pomiaru jest określany przez międzynarodowe normy ISO w zależności od źródła hałasu. Przykładowo norma ISO 9612 opisuje sposób pomiaru hałasu na stanowiskach pracy, a norma ISO 1996-2 techniki pomiaru hałasu w środowisku.
Obecność operatora miernika
W trakcie wykonywania pomiarów dźwięku należy unikać powodowania odbić fal dźwiękowych. Operator wykonujący pomiar może zakłócać prawidłowy pomiar stając na drodze propagacji fal dźwiękowych ze źródła. Aby ograniczyć wpływ operatora na wyniki pomiaru, mierniki często są montowane na statywie. W przypadku pomiaru ręcznego, miernik powinien być trzymany jak najdalej od ciała w wyciągniętej ręce.
Tło akustyczne
Tło akustyczne to naturalny poziom dźwięku jaki występuje gdy mierzone źródło hałasu jest wyłączone. Przykładem tła akustycznego może być dochodzący szum z ulicy, dźwięk włączonego zasilania lub szum wiatru. PW przypadku pomiarów emisji hałasu, normy pomiarowe określają minimalny odstęp decybeli od poziomu tła aby pomiar był wykonany prawidłowo.
Propagacja dźwięku
Wraz z podwojeniem odległości od źródła hałasu, poziom ciśnienia akustycznego obniża się o połowę, czyli o 6 dB. Ta zależność wymaga braku odbić fal dźwiękowych, czyli warunków tzw. pola swobodnego. Poza polem swobodnym, fale dźwiękowe odbijają się od przeszkód, wytracając część energii, która jest pochłaniana przez napotkane obiekty. To jaka część energii zostanie odbita a jaka pochłonięta zależy przede wszystkim od materiału przeszkody, oraz długości fali dźwiękowej (częstotliwości).
Wiatr i pył
Mierniki dźwięku używają osłon przeciwwietrznych aby chronić mikrofon przed zanieczyszczeniem pyłami oraz zakłóceniami podmuchami powietrza. Stan osłony powinien być regularnie sprawdzany. W przypadku wykrycia zapylenia powinno być one usunięte.
Wilgotność
Wilgotność powietrza wpływa na wyniki pomiarów miernikami dźwięku, szczególnie gdy wilgotność względna przekracza 90% . W przypadku pomiarów w wilgotnych warunkach, mierniki umieszcza się w wodoodpornych walizkach, a mikrofon w specjalnej osłonie chroniącej przed wilgocią.
Temperature
Mierniki dźwięku klasy 1 są przeznaczone do pomiarów w zakresie temperatur od -10 do 50°C, a mierniki klasy 2 od 0 do 40°C. Dodatkowo, nagłe zmiany temperatur mogą powodować zjawisko kondensacji pary wodnej na mikrofonie co może wpływać na wyniki pomiaru.
Mierniki dźwięku stosują cyfrowe filtry częstotliwości. Najbardziej znany filtr częstotliwościowy to filtr charakterystyki A, który odwzorowuje reakcję ucha na słyszalne częstotliwości. Krzywa ważenia częstotliwościowego A jest najwyższa na częstotliwościach, gdzie ucho jest najbardziej wrażliwe.
Mierniki dźwięku używają cyfrowych filtrów częstotliwościowych aby zmierzyć wpływ poszczególnych częstotliwości na ogólny wynik. Przykładem analizy pasmowej jest filtr oktawowy i tercjowy.
Nasi konsultanci pomogą Ci w wyborze miernika poziomu dźwięku i doradzą jak go użyć.
