זיהום רעש, רמות קול לא רצויות או מוגזמות עלולות להיות השפעות מזיקות על בריאות האדם ואיכות הסביבה. זה מתרחש בדרך כלל במתקנים תעשייתיים רבים ובכמה מקומות עבודה אחרים. כמו גם זיהום רעש הקשור לתנועת כבישים, רכבות ואוויר ופעילויות חוצות.
מדידה ותפיסת עוצמת קול
גלי קול הם רעידות של מולקולות אוויר הנישאות ממקור רעש לאוזן. זה מתואר בדרך כלל במונחים של עוצמת הקול (משרעת) וצליל (תדירות) של הגל. רמת לחץ הקול, או SPL, נמדדת ביחידות לוגריתמיות הנקראות דציבלים (dB). האוזן האנושית הרגילה יכולה לזהות צליל שנע בין 0 dB (סף שמיעה) ל-140 dB. במקביל, צלילים מ-120 dB עד 140 dB גורמים לכאב.
מהי רמת הקול, למשל, בספרייה? זה בערך 35 dB, בעוד שבתוך אוטובוס או רכבת תחתית נעים זה בערך 85. עבודות בנייהבניינים יכולים ליצור עד 105 dB SPL במקור. SPL פוחת עם המרחק מהנושא.
המהירות שבה מועברת אנרגיית הקול נקראת עוצמה, פרופורציונלית לריבוע של SPL. בשל האופי הלוגריתמי של סולם הדציבלים, עלייה של 10 נקודות מייצגת עלייה של פי 10 בעוצמת הצליל. בגיל 20 הוא משדר פי 100 יותר. ו-30dB מייצג עלייה של פי 1000 בעוצמה.
מצד שני, כאשר המתח מכפיל את עצמו, עוצמת הקול של הצליל עולה רק ב-3 נקודות. לדוגמה, אם מקדחה לבנייה מייצרת רעש של 90 dB, אז שני כלים זהים העובדים זה לצד זה ייצרו 93 dB. וכאשר משולבים שני צלילים שנבדלים זה מזה ביותר מ-15 נקודות ב-SPL, הצלילים החלשים מוסווים (או נבלעים) על ידי הצליל החזק. לדוגמה, אם מקדחה פועלת ב-80 dB באתר בנייה ליד דחפור ב-95, רמת הלחץ המשולבת של שני המקורות הללו תימדד כ-95. צליל פחות עז מהמדחס לא יורגש.
התדירות של גל קול מתבטאת במחזורים לשנייה, אבל הרץ הוא נפוץ יותר (1 cps=1 Hz). קרום התוף האנושי הוא איבר רגיש ביותר עם טווח דינמי גדול, המסוגל לזהות צלילים בתדרים הנעים בין 20 הרץ (צליל נמוך) ל-20,000 הרץ בקירוב (צליל גבוה). הטונאליות של הקול האנושי בשיחה רגילה מתרחשת בתדרים מ-250 הרץ עד 2000 הרץ.
מדידה מדויקת של רמת קול ותיאור מדעי שונה מרוב התפיסות והדעות האנושיות הסובייקטיביות לגביו.תגובות אנושיות אינדיבידואליות לרעש תלויות הן בגובה הצליל והן בעוצמה. אנשים עם שמיעה תקינה בדרך כלל קולטים צלילים בתדר גבוה חזק יותר מאשר צלילים בתדר נמוך באותה משרעת. מסיבה זו, מדי רעש אלקטרוניים לוקחים בחשבון שינויים בעוצמה הנתפסת עם גובה הצליל.
מסנני תדרים במונים משמשים להתאים את הקריאות לרגישות האוזן האנושית ולעוצמתם היחסית של צלילים שונים. מה שנקרא מסנן A-weighted, למשל, משמש בדרך כלל לאבחון הקהילה הסובבת. מדידות SPL שנעשות עם מסנן זה מבוטאות בדציבלים משוקלל A או dBA.
רוב האנשים תופסים ומתארים עלייה של 6-10 dBA ב-SPL כהכפלת "עוצמת הקול". מערכת אחרת, סולם C-weighted (dBS), משמשת לפעמים לרמות רעש פגיעה כמו צילום ונוטה להיות מדויקת יותר מ-dBA עבור העוצמה הנתפסת של צלילים עם רכיבי תדר נמוך.
רמות הרעש נוטות להשתנות עם הזמן, ולכן נתוני המדידה מוצגים כממוצעים כדי לבטא את רמות הקול הכוללות. ישנן מספר דרכים לעשות זאת. לדוגמה, ניתן לדווח על סדרה של מדידות רמת קול חוזרות ונשנות כ-L 90=75 dBA, כלומר הערכים היו שווים או גדולים מ-75 dBA במשך 90 אחוז מהזמן.
ניתן להשתמש ביחידה נוספת הנקראת מעלות שוות קול (L eq) כדי לבטא את ה-SPL הממוצע בכל תקופת עניין, כגון יום עבודה של שמונה שעות.(L eq הוא ערך לוגריתמי, לא ערך אריתמטי, ולכן אירועים חזקים שולטים בתוצאה הכוללת.)
יחידה של רמת קול בשם Day-Night Noise Value (DNL או Ldn) לוקחת בחשבון את העובדה שאנשים רגישים יותר לטון בלילה. אז, 10-dBA מתווסף לערכי SPL שנמדדו בין 10 בבוקר ל-7 בבוקר. לדוגמה, מדידות DNL שימושיות מאוד בתיאור החשיפה הכוללת לרעש מטוסים.
עבודה עם אפקטים
רעש הוא יותר מסתם מטרד. ברמות ומשכי חשיפה מסוימים, היא עלולה לגרום לנזק פיזי לעור התוף ולתאי שיער רגישים באוזן הפנימית, וכתוצאה מכך לאובדן שמיעה זמני או קבוע.
זה בדרך כלל לא מתרחש ב-SPL מתחת ל-80 dBA (עדיף לשמור על רמות השפעה של שמונה שעות מתחת ל-85). אבל לרוב האנשים שנחשפו שוב ושוב ליותר מ-105 dBA תהיה מידה מסוימת של אובדן שמיעה קבוע. בנוסף, חשיפה מוגזמת לרעש עלולה גם להגביר את לחץ הדם וקצב הלב, לגרום לעצבנות, חרדה ועייפות נפשית, ולהפריע לשינה, להרגעה ולאינטימיות.
בקרת זיהום רעש
לכן, חשוב לשמור על שקט מירבי במקום העבודה ובחברה. תקנות וחוקים רעש שאומצו ברמה המקומית, האזורית והארצית יכולים להיות יעילים בהפחתת ההשפעות השליליות של זיהום רעש.
סביבתי והמהום התעשייתי מוסדר לפי חוק הבטיחות והבריאות בעבודה והחוק נגדו. על פי תקנות אלה, מינהל הבטיחות והבריאות בעבודה קבע קריטריונים לרעש תעשייתי כדי להטיל מגבלות על עוצמת החשיפה לקול ומשך הזמן שבו ניתן להתיר עוצמה זו.
אם אדם נחשף לרמות שונות של רעש בזמנים שונים במהלך היום, החשיפה או המינון הכולל (D) של הרעש מתקבל מהיחס,
כאשר C הוא הזמן בפועל ו-T הוא הזמן המותר בכל רמה. באמצעות נוסחה זו, מינון הרעש היומי הגבוה ביותר האפשרי יהיה 1, וכל חשיפה מעל זה תהיה בלתי מתקבלת על הדעת.
רמת צליל מקסימלית
קריטריונים לרעש פנימי מסוכמים בשלוש קבוצות של מפרטים שהתקבלו על ידי איסוף שיפוטים סובייקטיביים ממדגם גדול של אנשים במצבים ספציפיים שונים. אלה התפתחו לקריטריוני רעש (NC) ולעקומות טון מועדפות (PNC), אשר מציבות מגבלות על הרמה המוכנסת לסביבה. עקומות NC, שפותחו ב-1957, שואפות לספק סביבת עבודה או מגורים נוחה על ידי ציון רמת הצליל המרבית המותרת ברצועות אוקטבות על פני כל ספקטרום האודיו.
סט שלם של 11 עקומות מגדיר קריטריוני רעש עבור מגוון רחב של מצבים. גרפיקת PNC, שפותחה ב-1971, מוסיפה גבולות לזמזום בתדר נמוך ולרעש בתדר גבוה. לכן, הם מועדפיםתקן NC ישן יותר. בסיכום העקומות, קריטריונים אלה מספקים יעדי עיצוב לרמות רעש עבור רעיונות שונים. חלק ממפרט העבודה או בית הגידול הוא עקומת ה-PNC המתאימה. במקרה שהרמה חורגת ממגבלות ה-PNC, ניתן להחדיר חומרים בולמי קול לסביבה לפי הצורך כדי לעמוד בתקנים.
ניתן להתגבר על רמות רעש נמוכות עם חומר סופג נוסף כגון וילונות כבדים או אריחים פנימיים. כאשר רמות נמוכות של רעש שניתן לזהות עשויות להסיח את הדעת, או כאשר פרטיות השיחות במשרדים ובאזורי קבלה סמוכים עשויה להיות חשובה, צלילים לא רצויים עלולים להיות מוסווים. מקור קטן של רעש לבן, כגון אוויר סטטי, המוצב בחדר יכול להסוות שיחה ממשרדים סמוכים מבלי להוות רמת קול קטלנית לאוזני אנשים העובדים בקרבת מקום.
מכשיר מסוג זה משמש לעתים קרובות במשרדים של רופאים ואנשי מקצוע אחרים. שיטה נוספת להפחתת רעש היא שימוש במגיני שמיעה, הנלבשים על האוזניים באותו אופן כמו אטמי אוזניים. על ידי שימוש במגנים זמינים מסחרית, ניתן להשיג הפחתת צלילים בטווח שבדרך כלל מ-10 dB ב-100 הרץ ועד למעלה מ-30 dB עבור תדרים מעל 1,000 הרץ.
זיהוי רמת צליל
מגבלות רעש בחוץ חשובות גם לנוחות האדם. בניית בניין תספק הגנה מסוימת מפני צלילים חיצוניים אם הבניין עומד בתקני מינימום ואםרמת הרעש בגבולות המקובלים.
המגבלות האלה מצוינות בדרך כלל לתקופות מסוימות של היום, כגון בשעות האור, בערב ובלילה בזמן השינה. עקב שבירה באטמוספרה הנגרמת מהיפוך הטמפרטורה בלילה, צלילים חזקים יחסית יכולים להיפלט מכביש מהיר, שדה תעופה או מסילת רכבת רחוקים למדי.
אחת השיטות המעניינות לבקרת רעש היא בניית מחסומי רעש לאורך הכביש המהיר, המפרידים בינו לבין אזורי מגורים סמוכים. היעילות של מבנים כאלה מוגבלת על ידי עקיפה של צליל יותר בתדרים נמוכים, השוררים בכבישים וטבועים בכלי רכב גדולים. כדי להיות יעילים, הם חייבים להיות קרובים ככל האפשר למקור או למתבונן של הרעש, ובכך למקסם את העקיפה הנדרשת כדי שהקול יגיע למתבונן. דרישה נוספת לסוג זה של מחסום היא שעליו להגביל גם את מספר רמות הקול כדי להשיג הפחתת רעש משמעותית.
הגדרה ודוגמאות
Decibel (dB) משמש למדידת רמות קול, אך הוא נמצא בשימוש נרחב גם באלקטרוניקה, אותות ותקשורת. DB - דרך לוגריתמית לתיאור tangency. היחס יכול להתבטא ככוח, לחץ קול, מתח או עוצמה, או כמה דברים אחרים. בהמשך אנו מקשרים dB לטלפון ולסאונד (ביחס לעוצמה). אבל ראשית, כדי לקבל מושג על ביטויים לוגריתמיים, בואו נסתכל על מספר מספרים.
לדוגמה, אנו יכולים להניח שיש שני רמקולים,הראשון שבהם משמיע צליל בעוצמה של P 1, והשני גרסה חזקה יותר של אותו טון בעוצמה של P 2, אבל כל השאר (כמה רחוק, תדר) נשאר אותו הדבר.
הפרש הדציבלים ביניהם מוגדר כ
10 יומן (P 2 / P 1) dB כאשר היומן הוא עבור בסיס 10.
אם השני מייצר פי שניים אנרגיה מהראשון, ההבדל הוא ב-dB
10 יומן (P 2 / P 1)=10 יומן 2=3 dB,
כפי שמוצג בגרף שמתווה 10 יומנים (P 2 / P 1) לעומת P 2 / P 1. כדי להמשיך את הדוגמה, אם לשנייה יש פי 10 עוצמה מהראשון, ההפרש ב-dB יהיה:
10 יומן (P 2 / P 1)=10 יומן 10=10 dB.
אם לשני היה אותו חוזק פי מיליון, הפרש ה-dB יהיה
10 יומן (P 2 / P 1)=10 יומן 1 000 000=60 dB.
דוגמה זו מציגה תכונה אחת של סולמות הדציבלים שימושית כאשר דנים בסאונד. הם יכולים לתאר מערכות יחסים גדולות מאוד באמצעות מספרים בגודל צנוע. אבל אתה צריך לשים לב שהדציבלים מייצגים את היחס. כלומר, לא ייאמר כמה כוח כל אחד מהרמקולים פולט, רק מההבדל. ושימו לב גם לגורם 10 בהגדרה, המייצג דצי בדציבלים.
לחץ אקוסטי ו-dB
תדר נמדד בדרך כלל עם מיקרופונים והם מגיבים (בקירוב) פרופורציונלי ללחץ, s. עכשיו כוחו של גל הקול באחרבאותם תנאים שווה לריבוע הראש. באופן דומה, כוח חשמלי בנגד הולך כמו מתח מוכפל. הלוגריתם של הריבוע הוא רק 2 לוג x, כך שכאשר ממירים לחץ לדציבלים, מוכנס פקטור 2. לכן, ההבדל בדרגת הלחץ האקוסטי בין שתי רמות צלילים עם p 1 ו- p 2 הוא:
20 יומן (p 2 / p 1) dB=10 יומן (p 22 / p 1 2) dB=10 יומן (P 2 / P 1) dB.
מה קורה כשעוצמת הצליל מצטמצמת בחצי?
הלוגריתם של 2 הוא 0.3, אז 1/2 הוא 0.3. לפיכך, אם ההספק מופחת פי 2, אז רמת הקול תופחת ב-3 dB. ואם תעשה את הפעולה הזו שוב, האקוסטיקה תרד בעוד 3 dB.
גודל דציבל
אתה יכול לראות למעלה שחציית ההספק מפחיתה את הלחץ על שורש 2 ואת רמת הקול ב-3 dB.
הדגימה הראשונה היא רעש לבן (תערובת של כל התדרים הנשמעים). המדגם השני הוא אותו טון כשהמתח מופחת בגורם של השורש הריבועי של 2. ההדדיות שלו היא בערך 0.7, כך ש-3 dB מקבילים להפחתה במתח או בלחץ של עד 70%. הקו הירוק מציג את הזרבובית כפונקציה של זמן. האדום מתאר ירידה אקספוננציאלית מתמשכת. שימו לב שהמתח יורד ב-50% עבור כל דגימה שנייה.
קבצי סאונד ואנימציית פלאש מאת ג'ון טאן וג'ורג' האטסידימיטריס.
כמה גדול הוא דציבל?
Bבסדרה הבאה, הדגימות הרצופות יורדות בנקודה אחת בלבד.
מה אם ההפרש קטן מדציבל?
לעיתים רחוקות רמות הקול ניתנות במקומות עשרוניים. הסיבה היא שקשה להבחין בין אלה שנבדלים בפחות מ-1 dB.
ואפשר גם לראות שהדוגמה האחרונה שקטה יותר מהראשונה, אבל קשה לראות את ההבדל בין זוגות עוקבים. 10log 10 (1.07)=0.3. לכן, כדי להגביר את רמת הקול ב-0.3 dB, עליך להגביר את ההספק ב-7% או את המתח ב-3.5%.
