1

Wykład 1, 04.10.2013r.

dr inż. Ewa Kotarbińska

[e-mail]

Ochrona przed hałasem:

•

Zjawiska fizyczne z zakresu propagacji fali akustycznej

•

Percepcja dźwięku

•

Kryteria oceny hałasu w środowisku

•

Metody ochrony przed hałasem

Cel wykładu:

•

zdefiniowanie podstawowych pojęć

•

omówienie podstawowych zjawisk związanych z propagacją fali akustycznej

HAŁAS

Hałas – wszelkie niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe, uciążliwe lub szkodliwe drgania mechaniczne ośrodka
sprężystego, oddziaływujące za pośrednictwem powietrza na narząd słuchu oraz inne zmysły człowieka.

→

hałas jest zjawiskiem akustycznym

→

rozpoznanie zjawiska polega na ocenie subiektywnej

Hałas środowiskowy – niechciane lub szkodliwe dźwięki powodowane przez działalność człowieka na wolnym
powietrzu, w tym hałas emitowany przez środki transportu, ruch drogowy, ruch kolejowy, ruch samolotowy, oraz
hałas pochodzący z obszarów działalności przemysłowej.

Drgania cząstek ośrodka sprężystego
1.

drgania mechaniczne elementu drgającego

2.

zaburzenia przepływającego strumienia gazu lub cieczy (turbulencje)

Mechanizm rozchodzenia się fali akustycznej

Wielkości opisujące ruch cząstek ośrodka:
x – wychylenie [m]
v – prędkość drgań cząstki [m/s]
a – przyspieszenie [m

2

/s]

f – częstotliwość [Hz]

Wielkości opisujące falę akustyczną:

α

αα

α

– długość fali [m]

f – częstotliwość [Hz]
c – prędkość przemieszczania się zaburzenia ośrodka [m/s]

Rodzaje fal akustycznych: (podział
drgań cząstek ośrodka, a kierunkiem zaburzenia)

•

fale podłużne

•

fale poprzeczne

•

fale skośne

Kierunek drgań cząstek ośrodka może być zgodny z kierunkiem fali akustycznych
tylko te fale)

Prędkość rozchodzenia się fali

Prędkości fal akustycznych podłużnych

Wielkości fizyczne, opisujące fale akustyczne:
a – wartość chwilowa

A

śr

– wartość średnia

ś

|

A

sk

– wartość skuteczna

A

sz

– wartość szczytowa (maksymalna)

DŹWIĘKI

Dźwięki:

•

proste = drgania sinusoidalne

•

złożone

Każde drganie złożone można rozłożyć na szereg drgań sinusoidalnych

2

podział zależności między kierunkiem

drgań cząstek ośrodka, a kierunkiem zaburzenia)

Kierunek drgań cząstek ośrodka może być zgodny z kierunkiem fali akustycznych – fale podłużne

chodzenia się fali dźwiękowej → prędkość przemieszczania się zaburzenia

podłużnych:

Wielkości fizyczne, opisujące fale akustyczne:

| |

wartość szczytowa (maksymalna)

Każde drganie złożone można rozłożyć na szereg drgań sinusoidalnych (Prawo Fouriera) →

fale podłużne (w gazach i cieczach

prędkość przemieszczania się zaburzenia

→ ANALIZA WIDMOWA

Przebiegi czasowe i widmo dźwięku:

Hałasy – widma o dźwięku w linii prostej


Analiza widmowa w pasmach:

•

oktawowych

•

tercjowych

Pasma oktawowe i tercjowe są charakteryzowane poprzez częstotliwość dolną, częstotliwość górną i częstotliwość
środkową. Zazwyczaj do identyfikacji pasma wystarcza podanie

Oktawa:

∙

ś

∙

Każda oktawa dzieli się na 3 tercje

Tercja:

√ ∙

ś

∙

POLE AKUSTYCZNE:

Jest to obszar, w którym rozchodzą się fale akustyczne.
W ogólnym przypadku możemy wyróżnić
źródła do obserwatora) oraz fale odbite
ograniczających oraz upięte na krawędziach
ograniczonych (pomieszczenie) interesują nas
bezpośrednie i odbite.

3

widma o dźwięku w linii prostej

Pasma oktawowe i tercjowe są charakteryzowane poprzez częstotliwość dolną, częstotliwość górną i częstotliwość

Zazwyczaj do identyfikacji pasma wystarcza podanie częstotliwości środkowej.

Każda oktawa dzieli się na 3 tercje

ozchodzą się fale akustyczne.

ogólnym przypadku możemy wyróżnić fale bezpośrednie (od

fale odbite od powierzchni

upięte na krawędziach. W obszarach

ograniczonych (pomieszczenie) interesują nas jedynie fale

Pasma oktawowe i tercjowe są charakteryzowane poprzez częstotliwość dolną, częstotliwość górną i częstotliwość

częstotliwości środkowej.

Pole akustyczne (wielkości):

•

ciśnienie akustyczne

•

natężenie dźwięku

Pole akustyczne zależy od źródła dźwięku i od warunków
akustycznych otoczenia.

Źródło hałasu opisuje moc akustyczna oraz współczynnik
kierunkowości

Warunki akustyczne kształtują pole akustyczne.

CIŚNIENIE AKUSTYCZNE:

Ciśnienie akustyczne (p [Pa]) – różnica między chwilową wartością ciśnienia ośrodka gdy rozchodzi się w nim fala
akustyczna, a ciśnieniem statycznym (atmosferycznym) w tym samym punkcie, gdy w ośrodku nie rozprzestrzeni
się drgania akustyczne

Ciśnienie odniesienia – jest to wartość ciśnienia tonu o częstotliwości 1000 Hz, które wywołuje wrażenie dźwiękowe.

4

Pole akustyczne zależy od źródła dźwięku i od warunków

Źródło hałasu opisuje moc akustyczna oraz współczynnik

akustyczne.

różnica między chwilową wartością ciśnienia ośrodka gdy rozchodzi się w nim fala

akustyczna, a ciśnieniem statycznym (atmosferycznym) w tym samym punkcie, gdy w ośrodku nie rozprzestrzeni

jest to wartość ciśnienia tonu o częstotliwości 1000 Hz, które wywołuje wrażenie dźwiękowe.

różnica między chwilową wartością ciśnienia ośrodka gdy rozchodzi się w nim fala

akustyczna, a ciśnieniem statycznym (atmosferycznym) w tym samym punkcie, gdy w ośrodku nie rozprzestrzeniają

jest to wartość ciśnienia tonu o częstotliwości 1000 Hz, które wywołuje wrażenie dźwiękowe.

5

NATĘŻENIE DŹWIĘKU:

Natężenie dźwięku (I [W/m

2

]) – ilość energii akustycznej przepływającej przez jednostkę powierzchni w jednostce

czasu.
Natężenie dźwięku jest wektorem, w przeciwieństwie do ciśnienia akustycznego, które jest skalarem. Kierunek
wektora natężenia zgodny jest z kierunkiem przepływu energii akustycznej.

POZIOM NATĘŻENIA DŹWIĘKU (L

I

):

MOC AKUSTYCZNA:

Moc akustyczna (P [W] – (Na)) – ilość energii akustycznej wypromieniowanej przez źródło w jednostce czasu.

POZIOM MOCY AKUSTYCZNEJ (L

P

):

WSPÓŁCZYNNIK KIERUNKOWOŚCI (Q):

ZYSK KIERUNKOWY (G):

CHARAKTERYSTYKA KIERUNKOWOŚCI