Słyszenie w środowisku

Transkrypt

1 Słyszenie w środowisku Wykład IX Słyszenie turbin wiatrowych Anna Preis, apraton@amu.edu.pledu.pl

2 Najnowsze wyniki badań dotyczące turbin wiatrowych Anna Preis Instytut Akustyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

3 Jakie charakterystyki hałasu turbin wiatrowych decydują o jego dokuczliwości? Poziom dźwięku? Hałas o niskoczęstotliwościowych składowych? Obecność składowych tonalnych? Impulsowość? Fluktuacje hałasu w czasie? Poza akustyczne czynniki?

4 Literatura Materiały z czasopism i konferencji 2013/2014 Wyniki badań własnych Merlin, T, Newton, S, Ellery, B, Milverton, J & Farah, C 2013, Systematic review of the human health effects of wind farms, National Health and Medical Research Council, Canberra.

5

6 Dwa eksperymenty 6 bodźców 7.5 min ocena dokuczliwości i co słyszeli rozpoznawanie hałasu turbiny w łącznej ekspozycji TW+HW or LR

7 mediany I eksp. błąd w opisie osi y wartości absolutne!!

8 Co słyszeli

9 II eksp.

10 4 kategorie słuchaczy (a) bez problemu rozpoznawali turbiny (b) nazywali źródła bardzo podobne do turbin (c) rozpoznawali turbiny i nazywali źródła bardzo podobne do turbin (d) nie rozpoznali turbin ani źródeł turbino podobnych

11

12 Nasza praca prezentowana na Forum Acusticum 2014 Noise annoyance of modulated sounds Anna Preis, Honorata Hafke-Dys, Tomasz Kaczmarek, Adam Biniakowski, Paweł Kleka How frequency modulation and sound level fluctuation influence the noise annoyance assessment of broadband as well as narrowband amplitude modulated noises?

13 Sound characteristics of the real Wind Turbine Noise (WTN) recording (based on the stimulus used by Van Renterghem, et al., 2013). The calculated values were: sound level L(dBA), the loudness value reached or exceeded in 5% of the measurement time, N5, specific loudness, N, specific fluctuation strength, Fls, specific roughness, R, sharpness, S, 1/3 octave spectrum.

14 Bodźce Noise generated by the moving cars (MC) Noise generated by the moving cars (MC) Artificially synthesized broadband noise (-4 db/octave) (BN) Narrowband noises with three different center frequencies: 500Hz, 2000Hz and 8000Hz For each type of stimulus there was one unmodulated stimulus (with modulation frequency and sound level fluctuation equal 0) 3 modulation frequencies (fm =1, 2, 4 Hz) 3 values of sound level fluctuation (3, 6, 9dB).

15 LpA [db] Hałas generowany przez jadący samochód (MC) t [s] The modulation frequency effect was obtained by proper time distribution of a single pass-bys. To obtain modulation frequencies 1, 2 and 4 Hz a simulated cars passed the microphone every 1s, 500ms and 250 ms respectively. The appropriate level fluctuation ΔL was obtained by involving appropriate velocity of a simulated car pass-bys.

16 Hałas generowany przez jadący samochód (MC)

17 Artificially synthesized broadband noise (-4 db/octave) (BN)

18 Psychoacoustic annoyance, PA PA N ( w S wfr N5 percentile loudness in sone, WS describing the effect of sharpness S w s S N lg 10 acum sone S>1.75 acum WFR describing the influence of fluctuation strength F and roughness R 2.18 F R N / sone vacil asper w FR 6 5

19 Wyniki obiektywnej analizy

20 Uczestnicy badań 21 participants (between 19 and 24 years old) took part in the experiment Results of only 19 participants were included in final analysis. Two participants were excluded based on the inter-raters agreement index

21 Procedura Participants judged noise annoyance of each stimulus using an 11 points (0-10) numerical scale. The scale used in this study is recommended for noise surveys by ICBEN All together 500 noises were presented to the participants in random order Each stimulus was presented 10 times Instruction: Please sit comfortably in the armchair. Imagine that you are resting at home. You will hear the noise. What number from zero to ten best shows how much you are bothered, disturbed, or annoyed by the noise? If you are not at all annoyed choose zero, if you are extremely annoyed choose ten, if you are somewhere in between, choose a number between zero and ten

22 Correlation coefficients for ICBEN annoyance ratings and calculated noise indices for each type of stimulus and for all stimuli (last row). Stimuli N5 N Fls R S PA MC BN NN_ NN_ NN_ All

23

24 Wyniki dla wszystkich typów dźwięków

25 Konkluzje There are significant differences between noise annoyance assessments of modulated and nonmodulated noises. There are only small differences between MC and BN stimuli (p =.047) for lower modulation frequencies. The importance of low frequency components in the wind turbine noise is debatable The modulation frequency for higher frequencies evokes higher annoyance assessments than that for low frequencies There is no differences at all between NN_8000 and NN_2000 (p =.079)

26

27 Wyniki pomiarów

28 Nisko-częstotliwościowe kryterium

29 Jak mierzyć fluktuacje

30 Jak mierzyć wielkość fluktuacji

31 Konkluzje Miernik o dużym zakresie f z odpowiednią osłoną na mikrofon Pora nocna jako referencyjny czas pomiaru 10 min uśrednione SPL dla każdej godziny w nocy

32 Konkluzje Kształt obwiedni widma -4dB/oktawę Obecność nisko częstotliwościowych składowych nie jest problemem dla WT Obecność składowych tonalnych w hałasie TW

33 Konkluzje TW- słyszalny środowiskowy dźwięk TW- hałas o niskim poziomie ale może się okazać dokuczliwy Metoda różnicy pomiędzy pomiarem SPLs FAST i SLOW proponowana jako miara AM w TW

34 Poziom dźwięku? Dose response curve

35

36 Limity obowiązujące w Australii

37 Hałas o niskoczęstotliwościowych składowych? Hałas tła

38 Podział zakresu częstotliwości

39 Pomiar infradzięków dla różnych lokalizacji

40 Konkluzja

41

42 Pomiary: moc, odległość warunki

43 Zależność dla konkretnej turbiny

44 Fluktuacje hałasu w czasie?

45 Percepcja modulacji amplitudy Zmiana w poziomie hałasu ważna charakterystyka hałasu turbiny wiatrowej Swishing/lashing Rustling - szelest, szmer Hayes 2006 stwierdził, że jest słyszalna modulacja amplitudy w mieszkaniach w pobliżu farm wiatrowych Moorhouse et al 2007, dyskusyjna sprawa Van den Berg 2009 potwierdza badania, że ludzie mając dane określenia AM wybierają modulacja amplitudy w 13 z 14 analizowanych przypadków Fluktuacje poziomu są percypowane gdy częstotliwość modulacji jest mniejsza od 20 Hz. Wiadomo, że człowiek jest najbardziej czuły na fluktuacje rzędu 4Hz przy częstotliwości nośnej 1kHz. Dla turbin wiatrowych częstotliwość modulacji to 1Hz, przy sygnale nośnym typu szum o dominujących częstotliwościach w zakresie od Hz

46 Siła fluktuacji F BBN m 0.25) 2 f / 5Hz) mod 0.05 L 4Hz / f BBN mod / db vacil ΔL związana z głębokością modulacji amplitudy m (AM) wynosi: L 20 log (1 m) /(1 m)

47 AM FS jest 0 aż do ΔL=3dB, potem wzrasta wraz z głębokością modulacji aż do 1 vacil 1 vacil to jest referencyjna FS zdefiniowana: dla L=60dB, fn =1kHz, 100% modulowany tonem o fmod=4hz

48 Modulowany AM szerokopasmowy szum Dla ΔL<9dB m=0.055δl Używając fmod=1hz, L=40 db (A) F 1.31( m 0.2) vacil BBN lub F 0.072( L 3.6) vacil BBN

49 FS Van der Berg (2005): gdy ΔL rośnie od 3 do 6 db, głębokość modulacji, m rośnie od 17% do 33% i FS od 0 do 0.17 vacil dla ΔL= 9dB, m=50%a FS=0.39 vacil Ludzie spostrzegają głębokość modulacji 3dB przy częstotliwości modulacyjnej 1 Hz O tym czy coś jest spostrzegane również decyduje nasze nastawienie, łatwiej nas irytuje coś czego nie chcemy

50 Dokuczliwość spowodowana AM Persson Waye i Ӧhrstrӧm 2002 lab: most annoying: swishing, lapping, whistling least annoying: grinding, low frequency Legarth 2007 lab: FS określone w paśmie Hz (największe fluktuacje), skorelowane z swishing Lee et al 2009 lab: wzrost dokuczliwości skorelowane z większą głębokością modulacji Pedersen i Person Waye 2004 field: 33% - swishing, współczynnik korelacji 26% - whistling % - pulsating/throbbing 0.45 Pedersen et al odwiedził ludzi mieszkających w pobliżu wiatraków: byli poirytowani bo turbiny weszły im do ogrodów bo swishing dźwięk mrugające cienie oraz ciągłe obroty

51 Dokuczliwość AM versus niezmodulowane Bradley 1994 lab: badał dokuczliwość zmodulowanych versus niezmodulowanych dla fm=0, 0.25, 0.5, 1, 2, 4 Hz oraz m=10db i 17dB (52% i 75%). Dla m=17 db trzeba było ściszyć zmodulowane o 4 db aby były one równodokuczliwe z niezmodulowanymi. Największe różnice w paśmie 31.5 do 250 Hz Moorhouse et al 2007, 2009 lab: gdy poziom fluktuacji wyrażony jako L10 i L90 był 3 do 5 db lub wyższy słuchacze oceniali te dźwięki jednakowo akceptowalne ze stałymi dźwiękami przy poziomie o 5 db wyższym Dittrich et al 2009 lab: badał dźwięki mające fluktuacje rzędu 2sd lub 4sd db przy stałym Leq. Oceny dokuczliwości dla 4sd db były znacząco wyższe niż dla 2sd db. Różnice w głośności nie wystąpiły. Jednakowe Leq dało taką samą głośność przy 2 i 4 ale różną dokuczliwość Vos et al 2010 lab: oceniano dokuczliwość dźwięków samochodowych ale zmodulowanych 1Hz z głębokością modulacji 0,6,12 na poziomie L- 32 db (A). Różnica w ocenach była istotna pomiędzy 0 i 6 i 0 i 12. Nie było różnicy pomiędzy 6 i 12. Różnica w ocenach zmodulowanych versus niezmodulowanych sięgała 10 db.

52 Podsumowanie AM Modulacja powoduje wzrost dokuczliwości w stosunku do dźwięku niezmodulowanego. Natomiast głośność się nie zmienia. Efekt wpływu modulacji na dokuczliwość pojawia się gdy modulacja zaczyna być spostrzegana (próg) a nie koniecznie rośnie jak wzrasta głębokość modulacji

53 Poza akustyczne czynniki?

54 Stosunek do energii wiatrowej

55 Widzenie i finanse

56 Polityka, wiek i rodzaj turbiny

57 Efekt Nocebo