Наши слуховые возможности перекрывают на удивление широкий диапазон звукового давления — отношение крайних значений составляет миллион к одному.
Применение шкалы децибел делает числа более удобными для оперирования.
Восприятие звука
Мы уже определили звук как любые изменения давления, которые могут различаться ухом человека. Количество колебаний давления за одну секунду называется частотой звука и измеряется в герцах (Гц). Нормально слышащий здоровый молодой человек способен различать звуки в диапазоне частот от 20 Гц до 20000 Гц (20 кГц).
В терминах уровней звукового давления слышимые звуки лежат в диапазоне между порогом слышимости (0 дБ) и болевым порогом (130 дБ) и выше. Хотя увеличение уровня звука на 6 дБ равнозначно удвоению величины звукового давления, требуется увеличить уровень звука на 8-10 дБ, чтобы звук субъективно ощущался как более громкий. Аналогично, минимально различимое изменение уровня звука составляет около 1 дБ.
а. различие уровней звука в дБ; б. слегка ощутимое; в. заметное; г. очевидное; д. значительное.
Частотные весовые функции
Возможности человеческого слуха заметно ухудшаются на очень низких и очень высоких частотах. Исходя из этого, при измерении шумов применяются весовые фильтры. Наиболее часто применяются весовые фильтры типа А, полученные с их помощью результаты часто обозначаются как дБ(А) и приближенно соответствуют чувствительности человеческого уха.
Существует также весовая функция типа С, которая используется в основном при измерении шумов очень большой громкости или шумов слишком низкой частоты.
а. параметр Lp (дБ); б. частота (Гц).
Сложение и вычитание уровней шума
Сложение уровней шума
Если уровни шума двух или более источников были измерены отдельно, а вы хотите получить уровень суммарного давления источников, необходимо просуммировать уровни шума обоих источников. Однако, по причине того, что дБ является логарифмической величиной, обычная операция сложения не будет корректной.
Один из способов суммирования дБ заключается в преобразовании субъективных значений дБ в линейные с последующим их суммированием и обратным преобразованием в дБ с использованием следующего уравнения:
Наиболее простой метод — использование функции, приведенной ниже, совместно с последующими процедурами:
1. Измерить уровень SPL (Уровень давления шума) отдельно для каждого источника шума (Lp1, Lp2);
2. Вычислить разность (дельта L) этих уровней (Lp2 — Lp1);
3. Найти эту разность на горизонтальной оси диаграммы. Переместиться вверх до точки пересечения с линией графика функции, затем посмотреть значение на вертикальной оси слева.
4. Добавить значение (L+), полученное на вертикальной оси, к значению уровня наиболее мощного из источников (Lp2). Таким образом, будет получена сумма SPL двух источников.
5. Если источников три или более, то действия п.п. 1–4 необходимо повторять, используя результат сложения уровней двух предыдущих источников и SPL каждого дополнительного источника.
Обратите внимание на то, что в ситуации, показанной на предыдущей иллюстрации, где 3 дБ были прибавлены к уровню одного из источников, дельта L = 0. Если разность SPL двух источников составляет более 10 дБ, то влияние самого слабого из источников не принимается в расчет.
Вычитание уровней шума
Иногда появляется необходимость вычесть уровень фонового шума из общего значения SPL. Поправку на фоновый шум можно сделать путем вычитания уровня фонового шума (Lрфон) из суммарного значения уровней шума (Lpcyм) с использованием следующего уравнения или функции:
Если значение delta L менее 3 дБ, уровень фонового шума слишком высок для проведения точных измерений, а корректный уровень шума не может быть получен, пока уровень фонового шума не будет уменьшен. С другой стороны, если разность составляет более 10 дБ, то уровень фонового шума можно игнорировать.
Типы шумов
Шум — это не просто шум
Дома и на работе мы часто слышим шум от вентиляции или отопительных систем, но не замечаем его потому, что он не имеет ярко выраженных особенностей. Шум никогда не прекращается и не имеет звукового тона, но если вентилятор вдруг внезапно останавливается или начинает завывать, это изменение может потревожить нас или даже вызвать наше раздражение. Наш слух распознает звуковую информацию в звуках, которые мы слышим. Но мы не нуждаемся в шумовой информации. Особенностями, которые заставляют нас слушать и обращать внимание на шумы, являются тона или изменения в уровне шума. Более яркий тон и более резкое изменение уровня делают шум более заметным.
При измерении шумов необходимо разбираться в типах шумов настолько, чтобы правильно задавать параметры измерений, выбирать измерительное оборудование и продолжительность измерения. Нередко перед проведением измерений, анализом и фиксированием результата приходится использовать свой слух, чтобы точно определить раздражающие особенности шума.
Непрерывный шум
Продолжительный шум производит оборудование, работающее непрерывно в одном режиме, например, вентиляторы, насосы и вычислительное оборудование. Для проведения измерений уровня шума достаточно затратить несколько минут, используя ручное измерительное оборудование. Если тона или низкие частоты различимы, то частотный спектр поддается измерениям для документирования и дальнейшего анализа.
Неустойчивый шум
Оборудование, работающее в цикличном режиме, а также проезжающие автомобили и пролетающие самолеты, создают быстро изменяющиеся уровни шума. Уровень шума для каждого цикла работы машинного оборудования измеряется тем же способом, что и уровень непрерывного шума. Однако при этом должна учитываться продолжительность цикла. В процессе измерений уровня шума проезжающий автомобиль или пролетающий самолет называется “событием”. Для того, чтобы определить уровень шума события, необходимо сначала измерить уровень шумовой экспозиции, объединяющий в едином дескрипторе значения уровня шума и продолжительности события. Кроме того, можно использовать значение уровня максимального звукового давления. Для расчета усредненного значения можно выполнить измерения уровня шума нескольких аналогичных событий.
