Podstawy akustyki mgr Mikołaj Kirluk Warszawa, listoad 2012 (ed.or.2014-08 - orawiono definicję oziomu - atrz str.13) (I edycja: wrzesień 2004) nazwa firmy: NT-M.Kirluk adres koresondencyjny: ul.belwederska 3 m.6 00-761 Warszawa tel.kom.: +48 502 216620 e-mail: strona internetowa: mkirluk@ntlmk.com www.ntlmk.com
Sis treści: Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 2 SPIS TREŚCI:... 2 1. FAA DŹWIĘKOWA... 3 1.1. Cechy fizyczne... 3 1.2. Zjawiska fizyczne... 5 1.2.1. Suerozycja fal... 5 1.2.2. Odbicie, ugięcie i rzenikanie... 6 1.2.3. Refrakcja, interferencja i fala stojąca... 7 1.3. Klasyfikacja ól i sygnałów akustycznych... 8 2. ZMYSŁ SŁUCHU... 9 2.1. Budowa ucha... 9 2.2. Słyszenie i ostrzeganie dźwięku... 9 3. PARAMETRY AKUSTYCZNE - DEFINICJE...10 3.1. Wartość skuteczna (RMS) i szczytowa (PEAK)...10 3.2. Poziom dźwięku i decybel...11 3.3. Eksozycja względna...14 3.4. Korekcja częstotliwościowa (IN lub Z, A, C)...15 3.5. Poziomy: ciśnienia akustycznego, dźwięku, mocy akustycznej...16 3.5.1. Poziom ciśnienia akustycznego...16 3.5.2. Poziom dźwięku A...16 3.5.3. Poziom mocy akustycznej...17 3.5.4. Poziom A energii akustycznej...18 3.6. Poziom równoważny, eksozycyjny, długotrwały średni...20 3.6.1. Poziom równoważny ( eq lub EQ) - definicja...20 3.6.2. Poziom eksozycji na hałas odniesiony do czasu 8-godzinnego dnia racy (dzienny oziom eksozycji na hałas)...22 3.6.3. Poziom eksozycyjny ( AE lub SE) - definicja...23 3.6.4. Obliczanie oziomu równoważnego...24 3.6.5. Obliczanie oziomu długotrwałego średniego...25 3.6.6. Poziom dzienno-wieczorno-nocny DWN (DEN)...25 3.7. Sumowanie logarytmiczne oziomów akustycznych...26 4. POMIAR POZIOMU DŹWIĘKU...27 4.1. Schemat ideowy miernika...27 4.2. Stałe czasowe SOW, FAST, IMPUS...28 4.3. Mierzone arametry...29 4.4. Pomiary hałasu - używane ojęcia...30 4.5. Protokół omiarowy...31 5. OCHRONA PRZED HAŁASEM...32 5.1. Przeisy rawa...32 5.1.1. Ochrona środowiska...32 5.1.2. Pomieszczenia w budynkach...32 5.1.3. Stanowiska racy...32 5.2. Pomiary hałasu w środowisku zewnętrznym - informacyjnie...33 5.2.1. Wybór unktów omiarowych...33 5.2.2. Sosób rowadzenia omiarów...33 5.2.3. Uwzględnienie tła akustycznego...33 5.3. Pomiary hałasu w omieszczeniach - informacyjnie...34 5.4. Pomiary hałasu na stanowiskach racy - informacyjnie...35 6. ZAŁĄCZNIKI...36 6.1. Douszczalne oziomy hałasu w środowisku...36 6.2. Douszczalne wartości oziomu dźwięku w omieszczeniach...38 6.3. Douszczalne wartości hałasu w środowisku racy...39 6.4. Uroszczone tablice wykładnicze i logarytmiczne...40 6.5. Adresy internetowe stron oświęconych akustyce (wybrane)...41
1. Fala dźwiękowa Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 3 1.1. Cechy fizyczne Fala dźwiękowa to forma transmisji energii rzez ośrodek srężysty. W owietrzu falę dźwiękową stanowi fala odłużna (tzn. zaburzenia stanu wystęują wzdłuż kierunku roagacji) zmian ciśnienia atmosferycznego. Definicje: Drgania akustyczne - drgania mechaniczne, olegające na ruchu cząstek środowiska srężystego względem ołożenia równowagi. Dźwięk - wrażenie słuchowe wywołane drganiami akustycznymi lub drgania akustyczne zdolne wytworzyć wrażenie słuchowe. Hałas - dźwięk nieożądany - w danym miejscu i czasie, rzez daną osobę. Ciśnienie akustyczne - chwilowe zmiany ciśnienia względem średniego cisnienia atmosferycznego: cisza dźwięk zmiany w zakresie 0,001 10 Pa ok. 1000 hpa ciśnienie atmosferyczne t Ciekawostka (definicje będą dalej...): - minimalny oziom dźwięku to -Ą [db] - czyli brak emisji, ale maksymalny oziom (fala sinusoidalna, w owietrzu, dla warunków normalnych t=0 C, atm. =101325 Pa) - to tylko 194,1 db...
4 Fala jest oisana nastęującymi wielkościami (na rzykładzie fali sinusoidalnej): rędkość rozchodzenia się fali (rędkość dźwięku) c - rędkość rozchodzenia się zaburzenia ośrodka (sygnału): - w owietrzu (ok. 20 C) 340 m/s (ok. 1220 km/h = 1 Mach) - w wodzie (ok.10 C) 1450 m/s - w betonie 3800 m/s - w stali ok. 6000 m/s faza drgania f - wielkość wyznaczająca odchylenie w danym unkcie i w danym czasie od średniego ołożenia, albo: różnica w czasie lub w rzestrzeni omiędzy takim samym odchyleniem od średniego ołożenia, okres drgań T - jest to najmniejszy rzedział czasu, o którym owtarza się ten sam stan obserwowanego zjawiska (drgania lub zaburzenia), długość fali l - odległość omiędzy dwoma kolejnymi unktami wzdłuż kierunku roagacji zaburzenia, w których drgania mają tą samą fazę. Długość fali można wyznaczyć z zależności: l = c T częstotliwość f - liczba okresów drgań w jednostce czasu - dla 1s wyrażana w Hz, f 1 = l f = c T częstotliwość f długość l (w owietrzu) Hz m 20 17 50 6,8 100 3,4 340 1,0 500 0,68 1000 0,34 8000 0,04 16000 0,02 Uwaga: długość fali dla najwyższej czułości ucha ludzkiego jest rzędu 0,5 m amlituda A - maksymalne odchylenie od ołożenia równowagi.
1.2. Zjawiska fizyczne 1.2.1. Suerozycja fal Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 5 Dowolną falę akustyczną można rzedstawić w ostaci suerozycji składowych sinusoidalnych (-> analiza Fouriera lub FFT). Takie rzedstawienia nosi nazwę widma fali akustycznej. Przyadki szczególne - definicje: Ton rosty - fala dźwiękowa o rzebiegu sinusoidalnym ze stałą częstotliwością, w analizie FFT rerezentowany rzez ojedynczy rążek, Częstotliwości harmoniczne - częstotliwości stanowiące wielokrotność częstotliwości odstawowej: - dla struny i ręta drgania: zwiększenie o czynnik będący kolejnymi liczbami naturalnymi, - dla sygnału o rzebiegu rostokątnym: zwiększenie o czynnik będący kolejnymi liczbami niearzystymi (rozkład FFT fali rostokątnej na składowe sinusoidalne), Oktawa - asmo częstotliwości omiędzy częstotliwościami, których stosunek równa się 2. Oktawy są charakteryzowane rzez tzw. częstotliwości środkowe - 31,5 Hz, 63 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1 khz, 2 khz, 4 khz, 8 khz, 16 khz. Granice asm oktawy są określone jako ± 2 względem częstotliwości środkowej, Tercja - asmo częstotliwości omiędzy częstotliwościami, których stosunek równa się 3 2. Trzy kolejne tercje stanowią oktawę. Częstotliwości środkowe tercji w Hz (zakres słyszalny - AUDIO): 25, 31,5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10 000, 12 500, 16 000, 20 000. Szum biały - szum szerokoasmowy o takiej charakterystyce widmowej, że oziom ciśnienia akustycznego dla każdej częstotliwości jest taki sam, konsekwencją tego jest wzrost oziomu dźwięku dla coraz wyższych oktaw. Szum różowy - szum szerokoasmowy o takiej charakterystyce widmowej, że oziom dźwięku dla każdego asma oktawowego (lub tercjowego) jest taki sam.
1.2.2. Odbicie, ugięcie i rzenikanie Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 6 dźwiękochłonność fala odbita fala ochłonięta A ekranowanie a a fala ugięta S źródło fala adajaca (bezośrednia) fala rzechodząca R odbiornik dźwiękoizolacyjność fala ugięta i odbita od gruntu Refleksja - to odbicie fali na granicy dwóch ośrodków srężystych, w których fala rzenosi się z różną rędkością. Przy odbiciu fali akustycznej od rzegrody jest zachowane rawo mówiące o tym, że kąt adania fali jest równy kątowi odbicia - rzy założeniu, że wymiary rzeszkody są znacznie większe od długości fali. Parametrem charakteryzującym własności odbijające jest wsółczynnik odbicia b: b = I I odb. ad. Przeciwieństwem zdolności do odbijania fali jest dźwiękochłonność, charakteryzowana wsółczynnikiem chłonności a: a = 1 - b Transmisja - to rzenikanie fali rzez rzegrodę. Parametrem charakterystycznym jest wsółczynnik transmisji T: I T = I rz. ad. Przeciwieństwem zdolności transmisyjnych jest dźwiękoizolacyjność, charakteryzowana wsółczynnikiem izolacyjności R: R = 1 - T Dyfrakcja - to ugięcie fali na krawędzi rzeszkody na trasie roagacji fali. Fale o niższych częstotliwościach (większych długościach) uginają się łatwiej niż fale o wyższych częstotliwościach (krótsze). Skutek fizyczny tego zjawiska jest taki, że fale o długościach orównywalnych z wymiarami rzeszkody oraz o długościach większych - omijają tą rzeszkodę, raktycznie bez żadnego tłumienia. Zdolność do ugięcia fali decyduje o skuteczności ekranowania rzez rzeszkody terenowe.
7 1.2.3. Refrakcja, interferencja i fala stojąca Refrakcja - to ugięcie fal na granicy dwóch ośrodków srężystych, w których fala rzenosi się z różną rędkością. Interferencja - wzajemne oddziaływanie dwóch fal, olegające na miejscowym wzmocnieniu lub osłabieniu ola związanego z falą. W szczególnych rzyadkach rzy omocy tego zjawiska można tłumić hałas -> tonalny. Fala stojąca - to fala wygenerowana (wzbudzona) omiędzy dwiema łaszczyznami równoległymi do siebie. Wskutek zjawisk fizycznych olegających na wielokrotnym odbiciu fali oraz na interferencji tych fal w rzestrzeni generuje się ole o maksimach (strzałki) i minimach (węzły) ciśnienia akustycznego, które są odległe od siebie o ¼ długości wygenerowanej fali. Uwaga: fale stojące mogą istotnie zafałszować wyniki omiarów hałasu w rzyadku niekorzystnie wybranego unktu obserwacji! UWAGA: aktywne tłumienie hałasu wykorzystuje zjawisko interferencji - interferencja destruktywna (w rzeciwfazie) wygłusza falę akustyczną, ale jest to możliwe tylko rzy określonych warunkach brzegowych: w omieszczeniach zamkniętych, w niewielkich obszarach (orównywalnych z długością fali), w kanałach, natomiast w środowisku otwartym - n. do tłumienia hałasu rzemysłowego, komunikacyjnego czy lotniczego, jest to nadal science fiction (rzynajmniej do czasu oanowania technologii ól siłowych znanych z filmów Star Trek albo Star Wars ), a osobnicy roagujący takie idee tylko wystawiają sobie świadectwo z jakim zaałem uczyli się fizyki w szkole średniej, gdzie na lekcji jest okazywane zjawisko owstawania rążków interferencyjnych dla fal o tej samej długości (i częstotliwości), ale o różnych źródłach emisji - w jednym miejscu jest oczywiście osłabienie fali, ale tuż obok jest roorcjonalne wzmocnienie! :-)
8 1.3. Klasyfikacja ól i sygnałów akustycznych Pole akustyczne: bliskie - obszar ola bezośrednio rzylegający do źródła dźwięku, gdzie wystęują zjawiska nieliniowe (około 1 długości fali - dla 250 Hz jest to 2,5 m!!!). dalekie - obszar ola, w którym sadek oziomu dźwięku wynosi 6 db na każde odwojenie odległości od źródła hałasu (dla fali sferycznej - od źródła unktowego) swobodne - ole w którym nie wystęują fale odbite, dyfuzyjne - ole w którym wystęuje duża liczba fal odbitych z różnych kierunków, co owoduje stały oziom dźwięku w całym obszarze, db 0 ole bliskie ole dalekie -6-6 db na każde odwojenie odległości od źródła -12-18 oziom dźwięków odbitych ole swobodne ole dyfuzyjne (rozroszone) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 r, m UWAGA: Wystęuje jeszcze ole ciśnieniowe - sotykamy się z tym zjawiskiem kiedy nakładamy kalibrator (wzorcowe źródło dźwięku) na mikrofon miernika - czy to w celu kalibracji miernika (wzorcowanie jednounktowe, wewnętrzna rocedura laboratoryjna), czy też tylko dla srawdzenia toru omiarowego (orawności wskazań zestawu omiarowego). Różnica omiędzy olem ciśnieniowym (jakie wystęuje w kalibratorze) a olem swobodnym (w jakim będzie otem używany mikrofon) wymaga (dla sygnału 1000 Hz) odjęcia od wartości odanej na metryce kalibratora 0,15 db (wcześniej: 0,2 db) i dla wyniku tego działania (ew. zaokrąglonego do 0,1 db) wykonać kalibrację srzętu.
2. Zmysł słuchu Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 9 2.1. Budowa ucha - funkcje fizyczne: małżowina uszna - tuba rzewód słuchowy - falowód błona bębenkowa - filtr mechaniczny i hermetyzacja układu ucho środkowe - wzmacniacz mechaniczny błona odstawna - analizator widmowy z konwerterem mechaniczno-elektrycznym kanały ółkoliste - układ orientacji 3D (równowaga) trąbka Eustachiusza - wyrównywanie ciśnień 2.2. Słyszenie i ostrzeganie dźwięku Budowa ucha zaewnia zmianę sygnału mechanicznego (fali akustycznej) na sygnał elektryczny (nerwowy) wraz z analizą amlitudową i częstotliwościową. Postrzeganie dźwięku ozwala rozróżniać: głośność dźwięku - subiektywna ocena olegająca na orównaniu badanego dźwięku z tonem o częstotliwości 1000 Hz, wyrażana jako logarytm ze stosunku natężenia badanego dźwięku do natężenia odniesienia (10-12 W/m 2 ) i wyrażana w jednostkach nazywanych fonami (dla częstotliwości 1 khz wartości liczbowe oziomu głośności w fonach i oziomu natężenia dźwięku w decybelach są takie same), wysokość dźwięku - określona rzez częstotliwość fali akustycznej, barwę dźwięku - określona rzez stosunek amlitud tonu odstawowego i tonów harmonicznych.
10 3. Parametry akustyczne - definicje 3.1. Wartość skuteczna (RMS) i szczytowa (PEAK), Pa T Aeak ARMS t, s Wartość skuteczna (RMS) - średnia kwadratowa amlitudy ciśnienia z czasu obserwacji, tzn. ierwiastek ze średniego kwadratu amlitudy ciśnienia z czasu obserwacji, - wartość skuteczna jest roorcjonalna do ierwiastka kwadratowego z ilości energii rzenoszonej rzez falę. A RMS = t 2 1 - t 1 t ň t 2 1 2 dt Wartość szczytowa (PEAK) - maksymalna wartość amlitudy sygnału w czasie obserwacji (na rys. A eak )
11 3.2. Poziom dźwięku i decybel Ponieważ zakres zmian ciśnień fal akustycznych odbieranych rzez ucho ludzie mieści się w rzedziale 2*10-5 10 2 Pa (czyli od 20 mpa do 1 hpa): co obejmuje 8 rzędów wielkości (dla czynnika 10), to raktycznym sosobem wyrażania tych wielkości jest skala logarytmiczna - logarytm ze względu na swoje matematyczne własności ozwala wygodnie rzedstawiać względne zmiany wartości:
12 Uwaga: Prawo Webera-Fechnera - zasada mówiąca o relacji omiędzy fizyczną miarą bodźca a reakcją układu biologicznego. Dotyczy ono reakcji na bodźce takich zmysłów jak wzrok, słuch czy oczucie cieła. Jest to zasada fenomenologiczna będąca wynikiem wielu obserwacji raktycznych i znajdująca wiele zastosowań technicznych. Wartość reakcji układu biologicznego jest roorcjonalna do logarytmu bodźca ć B w = k ln ç č B 0 ö ř gdzie: w - reakcja układu biologicznego (wrażenie zmysłowe) B - natężenie danego bodźca B 0 - wartość oczątkowa natężenia danego bodźca ln - logarytm naturalny Zmiania odstawy logarytmu (z ln na lg): ć w = k ln ç č B B 0 ć lg ç ö = č k ř lg B B 0 ö ř = k e ć lgç B B ( e) lg( ) ç č 0 ř ö Podstawą definicji decybela jest wygoda matematyczna i omiarowa orzez rzyjęcie ewnych założeń umownych - tj. zastosowanie logarytmu dziesiętnego, a nie realizacja rawa Webera-Fechnera - bo ani temeratury, ani oświetlenia nie mierzymy w jednostkach logarytmicznych, tylko rzy omocy jednostek wygodnych do fizycznego omiaru!
13 Definicja odstawowa oziomu: Poziomem (bezwzględnym) danej wielkości fizycznej nazywamy logarytm dziesiętny ze stosunku danej wielkości (wyrażonej w sosób roorcjonalny do mocy) do ustalonej wartości odniesienia tej samej wielkości (identycznie wyrażonej). Tak zdefiniowany oziom wyraża się w belach w ostaci: [liczba] Bel [B]. Ciekawostka: Połówka z logarytmu naturalnego ze stosunku dwóch wielkości to Neer [N]. Uwaga: Bel nie jest jednostką fizyczną - jest to seudojednostka - oziom jest wielkością bezwymiarową! Konsekwencją definicji oziomu jest to, że z metrologicznego unktu widzenia zdanie (w cudzysłowie) jest nierawdziwe (!): [ ] Ze względów raktycznych używa się jednostki ochodnej, jaka jest: decybel: 1 db = 0,1 B lub inaczej: 10 db = 1 B [ ] - gdyż tak zdefiniowana odjednostka jest o rostu nierówna w zakresie 1B!!! - inaczej: nie zachodzi zależność: 1dB+1dB+1dB+1dB+1dB+1dB+1dB+1dB+1dB+1dB = 1B Dla fali akustycznej: - wielkością roorcjonalna do mocy jest kwadrat ciśnienia akustycznego. Natomiast rawdziwe jest zdanie: Ze względów raktycznych zdefiniowano: Poziom dźwięku wyrażony w decybelach to 10 logarytmów dziesiętnych ze stosunku kwadratu ciśnienia akustycznego do kwadratu ciśnienia odniesienia równego 2*10-5 Pa: 2 = 10 lg, 2 0 db gdzie: 0 - ciśnienie odniesienia 2*10-5 Pa (róg słyszenia dla 1000 Hz) Uwaga: decybel, tak samo jak bel nie jest jednostką fizyczną! UWAGA: Często w literaturze sotyka się zais: = 20 lg, 0 db Zais taki, choć z formalnie rawidłowy z matematycznego unktu widzenia, traci sens fizyczny bowiem nie ciśnienie akustyczne (w ierwszej otędze może być nawet ujemne!!!) tylko właśnie energia, która jest roorcjonalna do kwadratu ciśnienia akustycznego (i wielkości z nią związane, n. moc), z jednej strony jest wielkością addytywną, a z drugiej strony to rzekaz energii owoduje skutki oddziaływań fizycznych na narząd słuchu czy cały organizm Stąd róba obliczeń, n. sumy hałasu z kilku źródeł (sumowanie oziomów) lub nieewności wyników (rzez różniczkowanie) rowadzi do błędów interretacyjnych!
3.3. Eksozycja względna Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 14 Wielkość: 2 E = = 10 2 0 10 gdzie: 0 - ciśnienie odniesienia 2*10-5 Pa (róg słyszenia dla 1000 Hz) - cisnienie akustyczne badanego dźwięku - oziom badanego dźwięku w db. będziemy nazywać eksozycją względną, czyli oziom dźwięku jest to 10-krotność logarytmu dziesiętnego z eksozycji względnej: = 10 lg E, db Eksozycja względna jest wielkością fizyczną (energetyczną) roorcjonalną do mocy, wyrażoną w jednostkach bezwymiarowych jako wielokrotność kwadratu ciśnienia odniesienia 0 - jest addytywna i multilikatywna arytmetycznie. UWAGA: Poziom dźwięku nie jest wielkością fizyczną - jest umowną rerezentacją wielkości fizycznej rzy wykorzystaniu funkcji logarytmicznej ze wszelkimi tego konsekwencjami: nie jest addytywny - nie dodaje się algebraicznie - sumowanie oziomów olega na sumowaniu energii ( suma logarytmiczna oziomów), różnica oziomów jest krotnością - jest to różnica logarytmów! - i chociaż jest stosowana jako wskaźnik skuteczności akustycznej (n. dźwiękoizolacyjności, wyciszenia), to liczenie wariancji na różnicach oziomów nie ma sensu fizycznego, oziom dźwięku nie rerezentuje wartości zerowej - odowiadającej braku emisji energii (wartość oziomu dąży do - Ą ).
15 3.4. Korekcja częstotliwościowa (IN lub Z, A, C) Pomiar w ełnym aśmie akustycznym (IN, Z) to omiar ciśnienia akustycznego bez żadnej korekcji, natomiast omiar z użyciem korekcji częstotliwościowej A lub C olega na dodaniu odowiednich orawek do zmierzonych wartości w zależności od częstotliwości sygnału (realizuje się to orzez filtry - nazywane często filtrem A lub odowiednio C albo IN lub Z). Wsółczynniki korekcji A i C rzedstawiono w oniższej tabeli oraz na rysunku: 10,0 Krzywe korekcyjne 0,0 Poziom cisnienia akustycznego, db -10,0-20,0-30,0-40,0-50,0-60,0 25 31,5 4050 63 80 100 125 160 200 250 315400 500 630800 Częstotliwość, Hz krzywa korekcji A 1000 1250 1600 2000 Krzywa korekcji C 2500 3150 4000 6300 6300 8000 10000 12500 16000 20000 Interretacja fizyczna krzywych korekcji: korekcja częstotliwościowa A odowiada charakterystyce krzywej rogu słyszenia człowieka, tj. odzwierciedla małą wrażliwość na niskie częstotliwości zarojektowana do omiaru niskich oziomów dźwięku. korekcja częstotliwościowa C odowiada charakterystyce słyszenia człowieka dla wyższych oziomów dźwięku (>80 db).
16 3.5. Poziomy: ciśnienia akustycznego, dźwięku, mocy akustycznej 3.5.1. Poziom ciśnienia akustycznego Poziom ciśnienia akustycznego wyrażony w decybelach [db], to dziesięć logarytmów dziesiętnych ze stosunku kwadratu ciśnienia akustycznego (wielkość roorcjonalna do mocy) do kwadratu ciśnienia odniesienia, wynoszącego 2*10-5 Pa (róg słyszenia dla 1000 Hz). 2 = 10 lg, 2 0 db gdzie: 0 - ciśnienie odniesienia 2*10-5 Pa (róg słyszenia dla 1000 Hz) Uwaga: Poziom ciśnienia akustycznego owinien być określany dla zakresu częstotliwości - może to być zakres IN (20Hz-20kHz) albo oktawy lub tercje!!! 3.5.2. Poziom dźwięku A Poziom dźwięku A jest to oziom ciśnienia akustycznego dźwięku, skorygowanego według charakterystyki częstotliwościowej zgodnej z krzywą korekcyjną A. 2, A = 10 lg 2 0 db gdzie: 0 - ciśnienie odniesienia 2*10-5 Pa (róg słyszenia dla 1000 Hz) Analogicznie - oziom dźwięku C - dla krzywej korekcyjnej C. Uwaga: Poziom dźwięku ma sens fizyczny tylko wtedy, gdy jest jednocześnie określony unkt obserwacji (lokalizacja w terenie lub odległość od źródła)!!!
3.5.3. Poziom mocy akustycznej Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 17 ang.: A-weighted Equivalent Sound Power evel Definicja formalna Równoważny oziom mocy akustycznej badanego źródła, jest to wartość dziesięciu logarytmów dziesiętnych ze stosunku mocy akustycznej dźwięku, skorygowanego według charakterystyki częstotliwościowej A, do ciśnienia mocy akustycznej odniesienia, w określonym rzedziale czasu odniesienia T. Poziom mocy akustycznej jest to wielkość określona wzorem: Uwaga: W W = 10 lg, W 0 db gdzie: W 0 - moc odniesienia 10-12 W (odowiada rogowi słyszenia dla 1000 Hz) Poziom mocy jest jednoliczbowym i jednoznacznym arametrem charakteryzującym zdolność źródła do emisji dźwięku!!! Zależność omiędzy oziomem mocy akustycznej źródła a oziomem dźwięku w rzestrzeni otaczającej źródło jest oisana wzorem 1 : gdzie: S = W -10 lg, S W - oziom mocy akustycznej źródła hałasu S - owierzchnia fali dźwiękowej otaczająca źródło S 0 - owierzchnia odniesienia 1 m 2 - oziom dźwięku na owierzchni S 0 db UWAGA: Rozwinięcie analityczne ze wzorów odstawowych ma ostać zależną od gęstości owietrza i od rędkości dźwięku w owietrzu (czyli ośrednio od temeratury i wilgotności owietrza): ć S ö = 10 log ç W - + 10 log 10 c č S0 ř ( ) 26, 0 10 r - Dla owietrza w temeraturze 20 C imedancja charakterystyczna ośrodka wynosi rc=407 kg m 2 s -1, z której dziesięciokrotny logarytm wynosi ok. 26,1 (dzięki odowiedniemu doborowi wartości odniesienia dla oziomu dźwięku i dla oziomu mocy akustycznej) 1 wzór rzybliżony - rawdziwy dla owietrza w warunkach normalnych!
3.5.4. Poziom A energii akustycznej ang.: A-weighted Sound Energy evel Definicja formalna Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 18 Poziom energii akustycznej badanego źródła, jest to wartość dziesięciu logarytmów dziesiętnych ze stosunku energii akustycznej dźwięku (badanego zdarzenia akustycznego), skorygowanego według charakterystyki częstotliwościowej A, do energii akustycznej odniesienia. é J = 10 lgę ë J A JA, 0 ů ú ű db gdzie: J A - energia akustyczna źródła (skorygowana względem charakterystyki częstotliwościowej A) J 0 - energia akustyczna odniesienia J 0 = 10-12 J (=1J) Definicja ojęciowa Energia akustyczna zdarzenia akustycznego to całka o czasie z mocy akustycznej. Uwaga: Poziom energii jest jednoliczbowym i jednoznacznym arametrem charakteryzującym zdolność źródła do emisji dźwięku będącego zdarzeniem akustycznym!!! Zależność omiędzy oziomem energii akustycznej źródła a oziomem dźwięku w rzestrzeni otaczającej źródło jest oisana wzorem: gdzie: S E = J -10 lg, S J - oziom energii akustycznej źródła hałasu S - owierzchnia fali dźwiękowej otaczająca źródło S 0 - owierzchnia odniesienia 1 m 2 E - oziom eksozycyjny dźwięku (SE) na owierzchni S 0 db
Przyadki szczególne: Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 19 1. Źródło unktowe - owierzchnia (fala) sferyczna S = 4 R 2 2 ( )-10 log ( 4 ) = W -10 log10 R 10 ( ) 11, 0 = - 20 log10 R - W - 6 db sadku na każde odwojenie odległości! R... a nad owierzchnia odbijającą: ( ) 8 = - 20 log10 R - W Ogólnie: = -11+ K0-20 lg R - D... W 2. Źródło liniowe o długości H >> R - owierzchnia (fala) cylindryczna S = 2 R H = - log H -10 log R -10 log 2 W ( ) ( ) ( ) 10 10 10 10 R ( ) 8, 0 = W 1m -10 log10 R - - 3 db sadku na każde odwojenie odległości! H...a nad owierzchnią odbijającą: ( ) 5 = W 1m -10 log10 R - R Ogólnie: ( -10 lg H )- 8 + K0-10 lg - D... = R W 3. Źródło owierzchniowe R < ah - łaszczyzna rostokątna (fala łaska) S = a x h (n. w kanale owietrznym, otwór bramy, ściana) - brak sadku oziomu - z reguły ole bliskie! Przy takim samym oziomie dźwięku - oziom mocy źródła zależy od owierzchni!
20 3.6. Poziom równoważny, eksozycyjny, długotrwały średni zawsze odawany dla określonego czasu obserwacji T 3.6.1. Poziom równoważny ( eq lub EQ) - definicja Równoważny oziom dźwięku A analizowanego dźwięku, jest to wartość dziesięciu logarytmów dziesiętnych ze stosunku średniego kwadratu ciśnienia akustycznego dźwięku, skorygowanego według charakterystyki częstotliwościowej A, do kwadratu ciśnienia odniesienia 0, w określonym rzedziale czasu odniesienia T: gdzie: t é 2 2 1 ů A Aeq, T = 10 lgę dt, db 2 ú ęë t2 - t ň 1 t 0 ú 1 ű T - czas obserwacji T = t 2 - t 1 A - mierzone ciśnienie akustyczne (skorygowane względem charakterystyki częstotliwościowej A) 0 - wartość ciśnienia odniesienia 0 = 20 mpa = 2 10-5 Pa INACZEJ (dla znanego rzebiegu wartości oziomu A w czasie): gdzie: Aeq, T T - czas obserwacji T = t 2 - t 1 A - chwilowy oziom dźwięku A t é 2 1 = 10 lgę 10 ęë t2 - t ň 1 t1 0,1* ů A ( t) dtú, db úű
21 Praktycznie się stosuje wzór nastęujący: - dla N sytuacji akustycznych w czasie obserwacji T, każda o oziomie Ai trwająca rzez czas t i : Aeq N é 1 0,1* ( t) ů, T = 10 lgę ĺti 10 T ú ë i= 1 ű Ai, db Czasy t i i czas T muszą być wyrażone w tych samych jednostkach czasu!
22 3.6.2. Poziom eksozycji na hałas odniesiony do czasu 8-godzinnego dnia racy (dzienny oziom eksozycji na hałas) ang.: A-weighted noise exosure level normalized to an 8 h working day (daily noise exosure level) Definicja formalna hałas w miejscu racy: oziom, w decybelach, określony równaniem: é T ů e, 8h = Aeq, T + 10 lgę ú ët 0 ű EX e, db gdzie: Aeq,Te - równoważny oziom ciśnienia akustycznego skorygowany charakterystyką częstotliwościową A (in. równoważny oziom dźwięku A) w rzedziale czasowym T e - czas odniesienia, T 0 =8h (=480min=28800s) T 0 T e - efektywny czas trwania danej sytuacji akustycznej wyrażony identycznie jak T 0 Definicja ojęciowa Dawka hałasu jako wartość uśredniona energetycznie odniesiona do normatywnych 8-godzin. Uwaga: Poziom eksozycji na hałas MOŻE być większy od zmierzonego równoważnego oziomu dźwięku A, gdy T e > T 0 Poziom eksozycji na hałas odniesiony do nominalnego tygodnia czasu racy: - określać obliczeniowo - uśrednienie energetyczne wartości dziennych - na odstawie wzoru: EX,8h 5 ć 1 = 10 lgç ĺ10 č 5 x= 1 0,1 EX,8h, x ö ř
23 3.6.3. Poziom eksozycyjny ( AE lub SE) - definicja (SE: Sound Exosure evel - ale też czytany jako: Single Event evel) Definicja analogiczna jak dla oziomu równoważnego, z zastrzeżeniem, że rzeliczenie nastęuje zamiast dla czasu obserwacji T - na umowny czas odniesienia 1s (dobrze charakteryzuje ojedyncze zdarzenia akustyczne). gdzie: t 0 - czas odniesienia równy 1s A, 0 - jak wyżej t é 2 2 1 ů A AE, T = 10 lgę dt, db 2 t ň ú ęë 0 t1 0 úű Definicja ojęciowa Dawka hałasu jako wartość uśredniona energetycznie odniesiona do 1 sekundy. Poziom SE nadaje się do charakteryzowania ojedynczych zdarzeń akustycznych - niezależnie od faktycznego czasu ich trwania! UWAGA: zasada omiaru oziomu SE olega na tym, żeby wybrać taki moment oczątku i końca omiaru, żeby oziom maksymalny odczas omiaru zdarzenia był co najmniej o 10 db wyższy od oziomów chwilowych na oczątku i końcu omiaru. Taka zasada omiaru owoduje, że jest to omiar EMISJI, bez wływu tła akustycznego!
24 3.6.4. Obliczanie oziomu równoważnego 3.6.4.1. dla znanych oziomów równoważnych: - w oszczególnych odcinkach czasu (wtedy T = S ti), - w oszczególnych sytuacjach akustycznych wystęujących w tym samym czasie obserwacji. gdzie : T ti i eq ć 1 = 10 lgç ĺti10 čt i 0.1* - czas obserwacji: kolejne 8 godz. dla dnia lub 1 godz. dla nocy - czas emisji oszczególnych oziomów hałasu, - oziomy hałasu w odcinkach czasowych ti i ö ř UWAGA: - wzór stosuje się zarówno do oziomu dźwięku jak i oziomu mocy akustycznej! 3.6.4.2. dla znanych oziomów eksozycyjnych: - w oszczególnych sytuacjach akustycznych wystęujących w tym samym czasie obserwacji. gdzie : T AE i eq ć 1 0.1 = 10 lgç ĺ 10 * č T i - czas obserwacji: kolejnych 8 godzin dla dnia (28800s) lub 1 godz. dla nocy (3600s) lub 16 godzin dla dnia (57600s) lub 8 godzin dla nocy (28800s) - oziomy SE hałasu i-tego zdarzenia w czasie obserwacji AE i ö ř STĄD - możemy określić czas omiaru na odstawie wyniku EQ i SE (n. rzy omiarze miernikiem Brüel & Kjær 2230): SE 10 T = 10 EQ 10 10 - możemy określić EQ dla znanej liczby zdarzeń n o znanym oziomie SE : - lub ogólniej: gdzie : T AE i n i eq = eq AE -10 lgt + 10 lg n ć ni 0.1 = 10 lgç ĺ 10 * č T i - czas obserwacji - średnie oziomy eksozycyjne SE hałasu i-tej klasy zdarzeń w czasie obserwacji - liczba zdarzeń i-tej klasy w czasie obserwacji AE i ö ř
25 3.6.5. Obliczanie oziomu długotrwałego średniego Poziom ten oblicza się dla znanych wartości Aeq,T dla ustalonego czasu odniesienia (n. dzień, noc), określonych w cyklicznych odcinkach czasowych (tzw. róbki - w cyklach co 24h, tydzień, miesiąc) dla czasu uśredniania będącego wielokrotnością rzyjętych cykli (dla tygodnia, miesiąca, ół roku, roku): gdzie : Aeq ć 1 0.1 = ç ĺ *, T 10 lg 10 č N i Aeq, T i N - liczba róbek dla tego samego czasu odniesienia w okresie uśredniania Aeq,T i - równoważny oziom dźwięku A dla i-tej róbki UWAGA: Powyższy wzór jest wzorem na średnią logarytmiczną oziomów - odowiada to średniej arytmetycznej energii!!! ö ř 3.6.6. Poziom dzienno-wieczorno-nocny DWN (DEN) Określa się oziomy długookresowe dla całego roku w odziale na ory: - oziom równoważny dla dnia - od 06:00 do 18:00, - oziom równoważny dla wieczoru - od 18:00 do 22:00, - oziom równoważny dla nocy - od 22:00 do 06:00, Nastęnie: - oziom równoważny dla 12 godzin dnia ozostawia się bez zmian, - do oziomu równoważnego dla 4 godzin wieczoru dodaje się 5 db, - do oziomu równoważnego dla 8 godzin nocy dodaje się 10 db, i dla tak określonych danych określa się oziom równoważny na 24 godziny: DWN é = 10 logę ęë 1 24 ć ç12 10 č D W + 5 10 10 + 4 10 + 8 10 N + 10 10 öů ú řúű W wartościach energetycznych (eksozycja względna): E DWN 50% ED + 52,7% EW + 333,3% EN = 100%
26 3.7. Sumowanie logarytmiczne oziomów akustycznych Poniższy wzór jest konsekwencją faktu, że wielkością addytywną z fizycznego unktu widzenia jest energia, a zatem wielkość roorcjonalna do 2 : eq ć 0.1 = 10 lgçĺ 10 * č i gdzie : i - sumowane oziomy hałasu UWAGA: sumowane oziomy muszą być tego samego rodzaju - n. oziomy równoważne muszą być określone dla tego samego czasu obserwacji!!! STĄD: - dla wielokrotności takich samych oziomów (n. kilku identycznych źródeł): eq = i + 10 lg( x) Tabelka określająca zwiększenie / zmniejszenie oziomu dźwięku w zależności od krotności x: x 1 1,26* 1,5 1,58 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 9 10 razy 10logx 0 1 1,8 2 3 4 4,8 5,5 6 6,5 7 7,8 8,5 9 9,5 10 ±db i ö ř Z owyższych wzorów wynika również rocentowe określenie n. skuteczności wyciszeń, które dotyczy stonia zmniejszenia emitowanej energii, a nie rocentowej zmiany wartości liczbowej oziomu dźwięku! I tak: Wyciszenie o wartość w %: Tzn. wyciszenie do % wartości oczątkowej Wyciszenie o wartość wyrażoną w db 10% 90% -0,5 db 20,6% 79,4% -1 db 33% (o 1 / 3 ) 66% -1,8 db 50% (o ołowę) 50% -3 db 90% 10% -10 db 99% 1% -20 db 99,9% 0,1% -30 db 99,99% 0,01% -40 db...a dalej zastanówmy się czy wiemy o czym mówimy... * z tych zależności wynika też wniosek czym jest jeden decybel (1 db): - otóż jest to o rostu zwiększenie energii o ok.26% - nie jest to natomiast żadna jednostka fizyczna!!!
4. Pomiar oziomu dźwięku Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 27 4.1. Schemat ideowy miernika Każdy miernik oziomu dźwięku (sonometr) składa się z nastęujących elementów: mikrofon - rzetwornik akustyczno-mechaniczny, rzedwzmacniacz - doasowujący charakterystykę elektryczną mikrofonu do układu miernika, zestaw filtrów korekcyjnych (IN, A, C), układ stałych czasowych (SOW, FAST, IMPUS), detektor RMS i/lub PEAK, układ logarytmiczny, wskaźnik lub wyświetlacz Budowę miernika rzedstawiono na oniższych rzykładach: A. miernik analogowy - wskaźnik wskazówkowy (n. Sonoan I-01, Brüel&Kjær 2209) B. miernik analogowo-cyfrowy - wyświetlacz cyfrowy (n. Brüel&Kjær 2231): C. miernik cyfrowy - wyświetlacz graficzny (n. SVAN 945):
28 4.2. Stałe czasowe SOW, FAST, IMPUS Oisują szybkość reakcji miernika na zmianę oziomu dźwięku (wzrost lub sadek). Stała czasowa SOW = 1s, FAST = 125 ms, Imuls = narastanie 35 ms / sadek 1,5 s Przedstawienie graficzne stałych SOW i FAST dla sygnału o rostokątnym rzebiegu w czasie (n. włączenie, raca, wyłączenie źródła hałasu):, Pa IMPUS FAST SOW SOW FAST IMPUS rzebieg rzeczywisty 1s 1s t, s Wływ stałych czasowych na wynik omiaru rzedstawia kolejny rysunek. Stała czasowa SOW uwyukla udział dźwięków o amlitudzie wolnozmiennej w czasie, ozwalając n. wyeliminować krótkotrwałe zakłócenia akustyczne niebędące rzedmiotem badania. Natomiast zastosowanie stałej czasowej SOW do omiaru sygnału o amlitudzie szybkozmiennej w czasie (<< 1s) sowoduje uzyskanie wyniku omiaru mniejszego niż uzyskiwany dla stałej czasowej FAST. Stała czasowa IMPUS odowiada reakcji ucha na dźwięki imulsowe i uderzeniowe, obecnie wartości oziomów dla tej stałej czasowej nie są normowane. Stałe czasowe SOW i FAST Interretacja graficzna dla rzykładowego rzebiegu w czasie. Te, Pa A eak, max AMAX, RMS, FAST śr.(rms) atm. A MAX, RMS, SOW A MIN, RMS, SOW AMIN, RMS, FAST t, s
4.3. Mierzone arametry Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 29 Miernik oziomu dźwięku ozwala odczytać szereg arametrów sygnału akustycznego rejestrowanych i wyświetlanych odczas omiaru. Nazwy mierzonych wielkości rzedstawiono na rzykładzie: - miernika cyfrowego Brüel&Kjær ty 2231, - miernika cyfrowego SVAN 945A. Dla ustawionych arametrów toru omiarowego - zakres omiarowy (FSD - Full Scale Deflection lub RANGE), korekcja częstotliwości (A, C, IN), stała czasowa (SOW, FAST) oraz ty detektora (RMS, PEAK) - możemy odczytać nastęujące wyniki (dot. mierników cyfrowych): SP - Sound Pressure evel - chwilowa wartość oziomu dźwięku, jako maksymalna wartość RMS z ostatniej sekundy, aktualizowana co 1s, EQ - Equivalent evel - równoważny oziom dźwięku z czasu omiaru, SE - Sound Exosure evel - eksozycyjny oziom dźwięku - równoważny oziom dźwięku z czasu omiaru rzeliczony na 1s, MIN lub MIN - minimalny oziom dźwięku RMS z czasu omiaru, MAX lub MAX - maksymalny oziom dźwięku RMS z czasu omiaru, - RMS wartości uśrednione energetycznie z uwzględnieniem stałej czasowej FAST lub SOW MAXP lub PEAK- maksymalny oziom dźwięku PEAK (wartość szczytowa) z czasu omiaru, INST - Instant evel - chwilowa wartość oziomu dźwięku RMS róbkowana co 1s (BK2231), UWAGA - miernik SVAN 945 może zaisać rzebieg czasowy omiaru w buforze w róbkach RMS co 10ms, 20ms, 50ms, 100ms, 200ms, 500ms,1s - dotyczy to RMS, MIN, MAX, PEAK. ET - Elased Time lub TIME - czas omiaru. n - oziomy statystyczne - ozn. wartość oziomu dźwięku, która jest rzekraczana w n% czasu obserwacji (omiaru) Poza wyżej wymienionymi wielkościami, mierniki mogą odawać inne arametry, co zależy od roducenta i tyu miernika.
30 4.4. Pomiary hałasu - używane ojęcia Podczas omiarów hałasu określa się równoważny oziom dźwięku A dla nastęujących sytuacji: imisja hałasu ( im ) - mierzony w unkcie omiarowym badany hałas razem z tłem akustycznym (mikrofon miernika rejestruje wszystkie dźwięki dochodzące do membrany mikrofonu), tło akustyczne (omiarowe tło akustyczne) - wszystkie dźwięki w unkcie omiarowym, które nie są badanym hałasem i wystęują stale odczas omiarów imisji hałasu (nie są też zakłóceniami akustycznymi), zakłócenia akustyczne - dźwięki wystęujące rzyadkowo odczas omiarów - rzy rawidłowym określaniu imisji hałasu lub tła akustycznego należy eliminować zakłócenia akustyczne w czasie omiarów funkcją miernika PAUZA z usunięciem z zaisu ostatnich sekund omiaru (w których wystąiło zakłócenie) lub o omiarach rowadzonych z rejestracją rzebiegu hałasu orzez elektroniczne usunięcie z zaisu zakłóceń akustycznych (na ogół istotnie wyróżniających się na wykresie), emisja hałasu ( em )- oziom hałasu emitowanego rzez dane źródło hałasu do unktu omiarowego, jaki byłby zmierzony, gdyby nie wystęowało tło akustyczne. Poziom emisji określa się na odstawie wzoru: em = 10 lg10 0,1 0,1 im tlo _ akustyczne ( -10 ) UWAGA 1: W rzyadku różnicy omiędzy oziomem imisji hałasu a oziomem tła akustycznego owyżej 10 db można ominąć wływ tła akustycznego. Jednak wtedy należy uwzględnić błąd związany z takim uroszczeniem (zawyżenie wyniku emisji hałasu), który wynosi 0,5 db dla różnicy 10 db, a 0,1 db dla różnicy 15 db. UWAGA 2: Obecnie obowiązujące metodyki omiaru hałasu rzemysłowego w środowisku nie uwzględniają takiej ocji - narzucają określanie tła akustycznego w każdej sytuacji.
4.5. Protokół omiarowy Protokół omiarowy musi zawierać: Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 31 jednostka rowadząca omiary / kontrolę (nazwa, adres) - imię i nazwisko wykonującego omiar obiekt badań (nazwa, adres lub ois lokalizacji) - imię i nazwisko (właściciela, dyrektora, innej osoby uoważnionej do rerezentacji) srzęt omiarowy - tyy i numery - miernika oziomu dźwięku, mikrofonu, kalibratora akustycznego, wraz z informacją o świadectwie wzorcowania - numer i data nastawy miernika - stała czasowa, korekcja częstotliwościowa, ew. czas omiaru rejestrowane wyniki omiaru (n. EQ, MAX, MIN, czas omiaru) - co najmniej 3 oznaczenia dla danej sytuacji omiarowej z uwagi na statystykę dla określania nieewności wyników. inne uwagi dot. sosobu wykonania omiarów - owołane normy, wytyczne, rocedury, ew. ois n.: "Pomiary wykonywano eliminując zakłócenia zewnętrzne, nie będące obiektem badań - tzw metodą "filtrowania" orzez użycie funkcji PAUZA z usunięciem z obliczeń oziomu EQ zaisu ostatnich 4 s omiaru." data i godzina (lub zakres godzin) wykonania omiarów sytuacja akustyczna - informacja o źródłach hałasu i źródłach tła akustycznego warunki meteorologiczne odczas omiarów (temeratura i ew. wilgotność owietrza, rędkość i kierunek wiatru, stan nieba - informacja o braku oadów) lokalizację unktów omiarowych i źródeł hałasu - wskazany szkic terenu lub oznaczenie na maie - również wsółrzędne GPS. odisy od rotokołem w rzyadku omiarów kontrolnych koia rotokołu, o jej odisaniu, musi być rzekazana jednostce kontrolowanej! - nie dotyczy to srawozdania z omiarów - zawierającego obliczenia i wnioski. UWAGA 1: Obowiązujące metodyki omiarowe lub normy wyszczególniają m.in. informacje jakie musi zawierać rotokół lub srawozdanie z omiarów wykonanych wg tych rzeisów.
5. Ochrona rzed hałasem Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 32 5.1. Przeisy rawa 5.1.1. Ochrona środowiska ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (tekst jednolity Dz.U. Nr 25 (2008), oz. 150 z óźn. zmianami) - nazywana dalej POŚ", ustawa z dnia 27 lica 2001 r. o wrowadzeniu ustawy - Prawo ochrony środowiska, ustawy o odadach oraz o zmianie niektórych ustaw (Dz.U. Nr 100, oz. 1085, zm. Dz.U. Nr 7 / 2003, oz.78) - nazywana dalej ustawą wrowadzającą, rozorządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w srawie douszczalnych oziomów hałasu w środowisku (Dz.U. Nr 120, oz.826) - odowiada delegacji Art. 113 POŚ. (atrz tabele w.6.1), wraz ze zmianą odana oniżej: rozorządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 aździernika 2012 r. zmieniające rozorządzenie w srawie douszczalnych oziomów hałasu w środowisku (Dz. U. z 08.10.2012r., oz.1109) (zmieniono oziomy douszczalne od hałasu komunikacyjnego w tabelach 1 i 3) 5.1.2. Pomieszczenia w budynkach PN-87/B-02151/02 - "Akustyka budowlana. Ochrona rzed hałasem omieszczeń w budynkach. Douszczalne wartości oziomu dźwięku w omieszczeniach." (atrz tabele w.6.2) rozorządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w srawie warunków technicznych, jakim owinny odowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75, oz. 690) - 326 rzy sełnieniu warunków 147, rozorządzenie Ministra Infrastruktury zmieniające rozorządzenie w srawie warunków technicznych, jakim owinny odowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 marca 2009 r. (Dz.U. Nr 56, oz.461) oraz z dnia 10 grudnia 2010 r. (Dz.U. Nr 239, oz.1597). 5.1.3. Stanowiska racy PN-EN ISO 9612:2011 - Akustyka. Wyznaczanie zawodowej eksozycji na hałas. Metoda techniczna PN-N-01307 (grudzień 1994) - Hałas. Douszczalne wartości hałasu w środowisku racy. Wymagania dotyczące wykonywania omiarów rozorządzenie Ministra Pracy i Polityki Sołecznej z dnia 29 listoada 2002 r. w srawie najwyższych douszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku racy (dz. u. nr 217, oz. 1833 z 18.12.2002 r.) - douszczalne oziomy hałasu jak w PN-N-01307 (grudzień 1994) (atrz tabele w.6.3) rozorządzenie Ministra Gosodarki i Pracy z dnia 5 siernia 2005 r. w srawie bezieczeństwa i higieny racy rzy racach związanych z narażeniem na hałas lub drgania mechaniczne (Dz. U. Nr 157, oz. 1318) - wartości rogów działania (odejmowanie działań zmniejszających ryzyko zawodowe).
33 5.2. Pomiary hałasu w środowisku zewnętrznym - informacyjnie 5.2.1. Wybór unktów omiarowych Punkty omiarowe do kontroli stanu środowiska umieszcza się na terenie chronionym akustycznie oza terenem własności zakładu: 1. delegacja Art.113 POŚ - zróżnicowanie norm i czasów odniesienia w zależności od rodzaju terenu, źródła hałasu i ory doby: - rozorządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w srawie douszczalnych oziomów hałasu w środowisku (Dz.U. Nr 120, oz.826) - normuje douszczalne oziomy, hałasu na terenach zamieszkania lub rzebywania ludzi (!), 2. zais Art. 115a POŚ - 1. W rzyadku stwierdzenia rzez organ ochrony środowiska, na odstawie omiarów własnych, omiarów dokonanych rzez wojewódzkiego insektora ochrony środowiska lub omiarów odmiotu obowiązanego do ich rowadzenia, że oza zakładem, w wyniku jego działalności, rzekroczone są douszczalne oziomy hałasu, organ ten wydaje decyzję o douszczalnym oziomie hałasu; za rzekroczenie douszczalnego oziomu hałasu uważa się rzekroczenie wskaźnika hałasu AeqD lub AeqN. 3. Art. 315 POŚ - karę za rzekroczenie za rzekroczenie oziomu hałasu w unkcie omiarowym, w którym ma ono wartość najwyższą dla ory dnia lub dla ory nocy. 5.2.2. Sosób rowadzenia omiarów - musi uwzględniać rerezentatywną sytuację akustyczną, - należy odczas omiarów odrzucać wyniki zakłócone rzez rzyadkowe zdarzenia akustyczne (lub auzować omiar na czas zakłóceń - tu jest rzydatna w mierniku funkcja odrzucania ostatnich sekund omiaru!) 5.2.3. Uwzględnienie tła akustycznego W rzyadku wystęującego wysokiego tła akustycznego (od hałasu ochodzącego od innych źródeł niż badane) - określa się oziom dźwięku hałasu emitowanego rzez badane źródło, obliczając emisję jako różnicę logarytmiczną zmierzonego oziomu imisji w unkcie omiarowym (badane źródło wraz z tłem akustycznym) i zmierzonego osobno tła akustycznego (odczas gdy badane źródło nie racowało) - tzw. oziom skorygowany względem tła akustycznego, zgodnie ze wzorem: emisja ć ç 10 10 = 10 log 10-10 ç č imisja tlo akustyczne ö ř
34 5.3. Pomiary hałasu w omieszczeniach - informacyjnie - PN-87/B-02156 - "Akustyka budowlana. Metody omiaru oziomu dźwięku A w budynkach" Określane wielkości: średni oziom dźwięku : średnia arytmetyczna (!) jest to archaizm! równoważny oziom dźwięku : wzór standardowy dla wyników analizy statystycznej: suma logarytmiczna czas oceny: warunki omiaru: wymagania ogólne: unkty omiarowe: liczba unktów : wyniki obliczeń : w dzień - 8h - kolejnych najniekorzystniejszych w nocy - 1/2h - najniekorzystniejsza czas rzy bezośrednich odczytach z miernika >10 min. i ilość odczytów >100 (rzy hałasie ustalonym 3-5 min) drzwi i okna zamknięte (ew.zaewnić wymianę owietrza) max. 2 osoby odczas omiaru 1.2m ±0.1m od odłogi, >1m od ścian, >1.5m od okien >0.5m od obsługującego, membrana skierowana ku sufitowi - dla om.technicznych >1m od źródła, mikrofon w kierunku źródła hałasu min.3 dla kubatury>60m3 (om.dla ludzi) A = zm. + K1 + K2 orawki na tło akustyczne: - wskazane jest wykonanie działania odejmowania logarytmicznego! D K1 >10 db 0 db 6-10 db -1 db 4-5 db -2 db 3 db -3 db <3 db nie można określać orawki na chłonność akustyczną omieszczeń niezagosodarowych: omieszczenie K2 okoje V <25m 3-5 db 25 40m 3-4 db 40 60m 3-3 db V >60 m 3-2 db kuchnia,rzedokój,łazienka,wc -2 db JAKO WYNIK POMIARU - NAJWYŻSZY WYNIK ze wszystkich PUNKTÓW. klasa dokładności : 1 - dla mierników klasy 0 i 1, i nie stosowano odczytu wzrokowego 2 - dla mierników kl.2 lub stosowano odczyt wzrokowy dla hałasów nieustalonych ocena: dla klasy 1: normalnie, dla klasy 2: <3 db - wyniki nie mogą być rzedmiotem oceny
35 5.4. Pomiary hałasu na stanowiskach racy - informacyjnie Wielkości charakteryzujące hałas: 1. Poziom eksozycji na hałas - korekcja częstotliwościowa A, SOW (RMS) 2. Eksozycja na hałas - korekcja częstotliwościowa A, SOW (RMS) 3. Maksymalny oziom dźwięku A - korekcja częstotliwościowa A, SOW (RMS) 4. Szczytowy oziom dźwięku C - korekcja częstotliwościowa C, (Peak). Wzory: eksozycja na hałas : 2 E A, Te = ň A ( t) dt Te 0 oziom eksozycji na hałas odniesiony do 8-godzinnego dnia racy : Te, 8 =, + 10*lg To EX h Aeq Te = 8h oziom eksozycji na hałas odniesiony do tygodnia racy : EX, w = 10 Eksozycja na hałas dla 8-godzinnego dnia racy : 1 5 n. * ĺ10 01 i= 1 EX, 8 h *lg E A, 8h. * EX -5 0 1, 8. * * h 2 = 115 10 10 ( Pa s) Eksozycja na hałas tygodniowa : Pomiary: n ĺ 2 E = ( E ) ( Pa s) A, w A, Te i i = 1 aaratura : dozymetry hałasu lub całkujące mierniki oziomu dźwięku A klasy 2 lub leszej o zakresie imulsowym co najmniej 53 db, ołożenie mikrofonu : w miejscu gdzie zwykle znajduje się głowa racownika - omiary należy rzerowadzić odczas jego nieobecności, - jeżeli musi być - to od 0.1m do 0,4m od jego ucha - bardziej narażonego na hałas, - dla ołożenia nieokreślonego: a) dla osoby stojącej h=1,55 m ±0,075m b) dla osoby siedzącej h=0,80 m ±0,05m - minimum 1m od owierzchni odbijających (1.2m nad odłogą, 1.5m od okien), - zaleca się skierowanie mikrofonu w kierunku, w którym jest zwrócona twarz racownika metody omiaru : bezośrednia (omiar ciągły), metoda ośrednia (omiar + obliczenia), metoda ośrednia w rzyadku gdy wystęuje określona liczba wyraźnie rozróżnialnych oziomów dźwięku A, omiar hałasu metodami róbkowania i metodą rozkładu statystycznego. - ten rozdział będzie w rzyszłości uzuełniony o informacje z normy 9612:2011
6. Załączniki Podstawy akustyki - Mikołaj Kirluk - edycja 2012-11 (or.2014-08) 36 6.1. Douszczalne oziomy hałasu w środowisku Tabela 1 / Tabela 3 Douszczalne oziomy hałasu w środowisku owodowanego rzez oszczególne gruy źródeł hałasu, z wyłączeniem hałasu owodowanego rzez starty, lądowania i rzeloty statków owietrznych oraz linie elektroenergetyczne, wyrażone wskaźnikami Aeq D i Aeq N, które to wskaźniki mają zastosowanie do ustalania i kontroli warunków korzystania ze środowiska, w odniesieniu do jednej doby Douszczalny oziom hałasu w [db]. Rodzaj terenu a) Strefa ochronna "A " uzdrowiska 1 b) Tereny szitali oza miastem a) Tereny zabudowy mieszkaniowej jednorodzinnej b) Tereny zabudowy związanej 2 ze stałym lub czasowym obytem dzieci i młodzieży 2) c) Tereny domów oieki sołecznej d) Tereny szitali w miastach a) Tereny zabudowy mieszkaniowej wielorodzinnej i zamieszkania zbiorowego 3 b) Tereny zabudowy zagrodowej c) Tereny rekreacyjnowyoczynkowe 2) d) Tereny mieszkaniowo-usługowe 4 Drogi lub linie kolejowe 1) Aeq D rzedział czasu odniesienia równy 16 godzinom DWN Aeq N rzedział czasu odniesienia równy 8 godzinom N Pozostałe obiekty i działalność będąca źródłem hałasu Aeq D rzedział czasu odniesienia równy 8 najmniej korzystnym godzinom dnia kolejno o sobie nastęującym Aeq N rzedział czasu odniesienia równy 1 najmniej korzystnej godzinie nocy 50 45 45 40 61 64 (było 55) 65 68 (było 60) 68 Tereny w strefie śródmiejskiej miast owyżej 100 tys. mieszkańców 3) 70 (było 65) Objaśnienia: 56 59 (było 50) 56 59 (było 50) 60 65 (było 55) 50 40 55 45 55 45 1) Wartości określone dla dróg i linii kolejowych stosuje się także dla torowisk tramwajowych oza asem drogowym i kolei linowych. 2) W rzyadku niewykorzystywania tych terenów, zgodnie z ich funkcją, w orze nocy, nie obowiązuje na nich douszczalny oziom hałasu w orze nocy. 3) Strefa śródmiejska miast owyżej 100 tys. mieszkańców to teren zwartej zabudowy mieszkaniowej z koncentracją obiektów administracyjnych, handlowych i usługowych. W rzyadku miast, w których wystęują dzielnice o liczbie mieszkańców ow. 100 tys., można wyznaczyć w tych dzielnicach strefę śródmiejską, jeżeli charakteryzuje się ona zwartą zabudową mieszkaniową z koncentracją obiektów administracyjnych, handlowych i usługowych. UWAGA: Poziomy długookresowe (roczne) DWN i N zostały określone identycznie! UWAGA 2: Poziomy długookresowe (roczne) DWN i N dla hałasów komunikacyjnych są obecnie JESZCZE wyższe niż oziomy jednodniowe (?????)
37 Tabela 2 / Tabela 4* Douszczalne oziomy hałasu w środowisku owodowanego rzez starty, lądowania i rzeloty statków owietrznych oraz linie elektroenergetyczne wyrażone wskaźnikami Aeq D i Aeq N, które to wskaźniki mają zastosowanie do ustalania i kontroli warunków korzystania ze środowiska, w odniesieniu do jednej doby Douszczalny oziom hałasu w db Starty, lądowania i rzeloty statków owietrznych inie elektroenergetyczne. Rodzaj terenu Aeq D rzedział czasu odniesienia równy 16 godzinom Aeq N rzedział czasu odniesienia równy 8 godzinom Aeq D rzedział czasu odniesienia równy 16 godzinom Aeq N rzedział czasu odniesienia równy 8 godzinom 1 2 a) Strefa ochronna "A " uzdrowiska b) Tereny szitali, domów oieki sołecznej c) Tereny zabudowy związanej ze stałym lub czasowym obytem dzieci i młodzieży 1) a) Tereny zabudowy mieszkaniowej jedno- i wielorodzinnej oraz zabudowy zagrodowej i zamieszkania zbiorowego b) Tereny rekreacyjno-wyoczynkowe 1) c) Tereny mieszkaniowo-usługowe d) Tereny w strefie śródmiejskiej miast owyżej 100 tys. mieszkańców 2) 55 45 45 40 60 50 50 45 Objaśnienia: 1) W rzyadku niewykorzystywania tych terenów, zgodnie z ich funkcją, w orze nocy, nie obowiązuje na nich douszczalny oziom hałasu w orze nocy. 2) Strefa śródmiejska miast owyżej 100 tys. mieszkańców to teren zwartej zabudowy mieszkaniowej z koncentracją obiektów administracyjnych, handlowych i usługowych. W rzyadku miast, w których wystęują dzielnice o liczbie mieszkańców ow. 100 tys., można wyznaczyć w tych dzielnicach strefę śródmiejską, jeżeli charakteryzuje się ona zwartą zabudową mieszkaniową z koncentracją obiektów administracyjnych, handlowych i usługowych. *UWAGA: Poziomy długookresowe (roczne) DWN i N zostały określone identycznie!