1.ZDEFINIUJ POZIOM DŹWIĘKU A I EKWIWALENTNY POZIOM DŹWIĘKU A
POZIOM DŹWIĘKU-korygowana (ważona) wartość poziomu ciśnienia akustycznego danego dźwięku - mierzony miernikiem dźwięku o umownie przyjętych charakterystykach wrażenia
EKWIWALENTNY POZIOM DŹWIĘKU - poziom hałasu ustalonego w czasie obserwacji T, w którym to czasie reakcja organizmu jest taka sama jak przy ekspozycji na hałas nieustalony - wyznaczony dla hałasów nieustalonych - wyznaczony dla czasu T
LA,eq,T =10 log 1/T ∫0T (p(A)t/po)dt
Gdzie : p(A)t- ciśnienie akustyczne skorygowane, charakterystyki A
po - ciśnienie odniesienia 10-5 Pa
HAŁAS NIEUSTALONY CIĄGŁY -hałas ciągły, którego poziom dźwięku A zmienia się w czasie obserwacji o więcej niż 5 dB
2.PARAMETRY AKUSTYCZNE ŹRÓDŁA DŹWIĘKU
MOC AKUSTYCZNA P [W] - jest to ilość energii akustycznej wypromieniowanej przez źródło w jednostce czasu
Poziom mocy akustycznej :
Lp = 10 log p/po [dB]
Gdzie: p - moc akustyczna, której poziom wyznaczamy [W]
po - moc akustyczna odniesienia 10-12 [W]
WSPÓŁCZYNNIK KIERUNKOWOŚCI Q
Q = p2/ po2
Gdzie: p - skuteczna wartość ciśnienia akustycznego w polu swobodnym w danym punkcie na osi głównej promieniowania źródła dźwięku
Po - średnia skuteczna wartość ciśnienia akustycznego na powierzchni kuli w środku, której leży źródło i przechodzącej przez dany punkt
3. PARAMETRY AKUSTYCZNE POLA AKUSTYCZNEGO
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 rozprzestrzeniają się drgania akustyczne(cisza)
Poziom ciśnienia akustycznego
Lp = 10 log p2/ po2 [dB] gdzie
P - ciśnienie, którego poziom wyznaczamy
Po - ciśnienie odniesienia 2 * 10-5 Pa = 20 mikroPa
NATĘŻENIE DŹWIĘKU I [W/m2]
ilość energii akustycznej przepływającej przez jednostkę powierzchni w jednostce czasu
jest wektorem, którego kierunek jest zgodny z kierunkiem przepływu energii akust
poziom natężenia dźwięku
LI = 10 log I/Io [dB]
I - natężenie dźwięku, którego poziom się wyznacza
Io - natężenie dźwięku odniesienia = 10 -12 W/m2
4.PARAMETRY AKUSTYCZNE DŹWIĘKU
STAŁA AKUSTYCZNA POMIESZCZENIA - przedstawia zdolność pomieszczenia do pochłaniania dźwięku, nie ma interpretacji fiz
R = (Scałk * αśr) / (1- αśr) [m2]
CHŁONNOŚĆ AKUSTYCZNA - charakteryzuje pochłanianie energii dźwiękowej w pomieszczeniu, przy powstaniu fali dźwiękowych na wszystkie jego powierzchnie, a także na znajdujące się przedmioty, ludzi oraz uwzględnieniu tłumienia w powietrzu
A = S całk * αśr [m2] gdzie S - całkowita powierzchnia ograniczająca pomieszczenie
WSPÓŁCZYNNIK POCHŁANIANIA DŹWIĘKU - iloraz energii akustycznej pochłoniętej (Epochł) do energii akustycznej fali padającej(Eo)
αi = Epochł/E całk
ŚREDNI WSP POCHŁANIANIA DŹWIĘKU
αśr = ∑ ni=1 (Siαi) / ∑ Si
αi - współ pochł i-tej powierzchni jednorodnej pod względem akust o polu S
n-liczba pow zróżnicowanych pod względem akust
αi - jest funkcją częstotliwości
5.OMÓW PROPAGACJĘ DŹWIĘKU W PRZESTRZENI OTWARTEJ W POLU FALI SWOBODNEJ W PRZYPADKU ŹRÓDŁA DŹWIĘKU
odległość źródła
pochłanianie energii akust przez powietrze
odbicia i ugięcia fali akust na obiektach
wiatr
zieleń
źródło punktowe - nieskończenie mała kula pulsująca promieniowo (promienie kuli zmieniają się okresowo) - jest wszechkierunkowe i promieniuje falę kulistą - jej czoło tworzy pow kuli
pole fali swobodnej to obszar w którym do obserwatora dochodzi jedynie fala bezpośrednia od źródła
I = P/4∏ r2 [W/m2] zał: brak pochłaniania energii akust przez powietrze
L2 = L1 - 20 log r2/r1 [dB] gdy r2 = 2r1 to 20 log r2/r1 = 6dB
źródło liniowe - zbiór źródeł punktowych rozmieszczonych wzdłuż linii prostej
-generuje fale cylindryczne (czoło ma kształt walca )
I = p /4∏ r2 [W/m2] p -moc akust jednostkowego odcinka źródła
L2 = L1 - 10 log r2/r1 L2 - poziom szukany w odległości r2
L1 - poziom znany w odległ r1
źródł powierzchniowe - zbiór źródeł punktowych rozmieszczonych na płaszczyźnie - generuje falę płaską (rozchodzi się w jednym kierunku)
6.OMÓW ZJAWISKO POCHŁANIANIA ENERGII AKUST PRZEZ POWIETRZE
lepkość środowiska - cząst powietrza w równowadze, część energii jest tracona na pokonanie sił lepkości utrzymujących cząst po w równowadze
przewodzenie ciepła między warstwami środowiska o róznej temp
promieniowanie ciepła między warstwami o różnej temp
I r,m - Ir * e-mr
Ir - natężenie w pkt obserwacji bez uwzględnienia tłumienia przez powietrze [W/m2]
I r,m - natężenie w pkt obserwacji z uwzględnieniem tłumienia przez powietrze
m - współ pochłaniania en akust przez powietrze [1/m]
r - odległość punktu obserwować od źródła dźwięku
Współ pochł en akust przez powietrze (m) zależy od gęstości ośrodka i częstotliwości fali akust
m = F (gęstość ośrodka, częstotliwość) - gęstość ta zależy zaś od -temp, wilgotności, ciśn atmosf
7.WYKRES ILUSTRUJĄCY ZALEŻNOŚĆ WSPÓŁ P[OCHŁ EN AKUST PRZEZ POW OD WILGOTNOŚCI POWIETRZA I CZĘSTOTLIWOŚCI FALI AKUST
wykres
8.POLE FALI SWOBODNEJ
obszar, w którym do obserwatora dochodzi jedynie fala bezpośrednia od źródła
wpływ ograniczających obszar powierzchni i znajdujących się przedmiotów jest pomijany
POLE DYFUZYJNE
gdy ściany ograniczające dany obszar nie powodują pochłaniania fal
obok fal akust bezpośrednich, istnieją fale odbite (odbicia mają charakter równomiernego statycznego rozkładu, niezależnie od kierunku)
9.MODY DRGAŃ POMIESZCZENIA
drgania rezonansowe, własne, fale stojące
są to częstotliwości drgań własnych pomieszczenia
powstają fale stojące przy następujących warunkach:
powierzchnie ścian odbijających są doskonale odbijające i sztywne
układ rezonansowy jest nietłumiony
nie ma strat przy odbiciu i w powietrzu
SPOSÓB ICH WYZNACZANIA: rozwiązanie równania falowego:
fn= c/2 * [(nx/lx)2 + (ny/ly)2 + (nz/lz)2]1/2
fn - mody drgań
c - prędkość fali
nx,ny,nz - dodtanie liczby całkowite
lx,lylz - wymiary pomieszczenia
10.OMÓW ZAŁOŻENIA I ZASTOSOWANIE METODY ŹRÓDEŁ POZORNYCH
Zał: 1. Wymiary pomieszczenia >> λ(fgr)
2. Ze źródła dźwięku wychodzą „promienie dźwiękowe' które podlegają prawom optyki
3. Źródło dźwięku - punktowe
4. Pomijane są zjawiska fazowe, jedynym skutkiem superpozycji fal jest sumowanie energii
Metoda źródeł pozornych
to metoda geometryczna
polega na stworzeniu sieci źródeł pozornych i zastąpieniu fal odbitych docierającymi do obserwatora falami bezpośrednimi od źródeł pozornych
rys
11.MATERIAŁY DŹWIĘKOCHŁONNE
materiały porowate, których znaczną objętość stanowią kanaliki wypełnione powietrzem (gąbka, wełna szklana)
ich współ pochł zależy od grubości materiału, rezystancji akust jednostkowej przepływowej i porowatości materiału
materiały lepiej tłumiące mają dużą:
grubość
oporność przepływu powietrza
porowatość
USTROJE DŹWIEKOCHŁONNE
układy płaskie lub przestrzenne
wykonane z jednego lub kilku materiałów tak skonstruowanych, że najczęściej jest to układ rezonansowy pochłaniający dźwięki w określonym paśmie częstotliwości
duży współczynnik pochłaniania dla średnich i małych częstotliwości
płytowe lub perforowane
zastosowanie: adaptacja akust pomieszczeń
12. METODA POMIARU POGŁOSOWEGO WSPÓŁ POCHŁANIANIA
odbywa się w komorze pogłosowej
pomiar czasu pogłosu w pustej komorze i w komorze z próbką badanego materiału
próbka prostokątna, pole pow S-10 m2, -65m2
w 6 p-tach pomiarowych
czas pogłosu T = (0,161*V)/A (wzór Sabina)
A - chłonność komory pogłosowej
α próbki = 0,161V/S * [1/T2 - 1/T1]
T1 - pusta komora
T2 - komora z badanym materiałem
13.METODA POMIARU FIZYCZNEGO WSPÓŁ POCHŁANIANIA
pomiaru dokonuje się w rurze Kunolta : długa, gładka rura z umieszczonym głośnikiem na jednym końcu z badanym materiałem na drugim
założenia: fala stojąca, brak strat energii akust
włączamy sinusoidalne źródło dźwięku fala stojąca
α = 1- (pmax - pmin/pmax +pmin)2
pmax - ciś ak w strzałce fali stojacej
pmin - węzeł
14. Narysuj charakterystykę izolacyjności akustycznej przegrody.
Wykres
rezonans mechaniczny - efekt sztywności
prawo masy
efekt koincydencji
tgr = c2/2π*[M/B]1/2
M - masa 1 m2
B - sztywność
tgr - częstotliwości główne
15. Zjawisko kioncydencji
dla większych od tgr w przyrodzie pojawiają się fale giętki. Dla pewnych częstotliwości następuje zgodność prędkości rozchodzenia się fali giętkiej w przyrodzie i fal podłużnych w powietrzu. Następuje rezonans między tymi falami o to jest właśnie zjawisko koincydencji.
zachodzi bardziej intensywne przekazywanie energii akustycznej, co oznacza obniżenie izolacyjności przegrody
16. Prawo masy
Do pewnej częstotliwości granicznej (tgr) przenoszenie energii akustycznej odbywa się głównie za pośrednictwem fal podłużnych.
Izolacyjność R≈20 log ω*Mp/2φo*c
gdzie:
ω = 2πf - pulsacja
Mp - masa 1 m2 przegrody
c - prędkość rozchodzenia się fali
φo - gęstość właściwa ośrodka
!!!!!!!!Gdy Mp albo f rośnie 2x izolacyjność R rośnie o 6dB!!!!!!!!
17. Omów metodę pomiaru izolacyjności właściwej przegród.(rysunek)
Dwie komory odizolowane akustycznie
przenikanie energii z pomieszczenia 1 do 2 odbywa się tylko przez badaną próbę.
W obu komorach mierzymy poziomy średnich ciśnień akustycznych.
Izolacyjność RWT ≈ L1 - L2 + 10 log S/A [dB]
L1 - poziom srednich ciśnień akustycznych w pomieszczeniu nadawczym
L2 - poziom srednich ciśnień akustycznych w pomieszczeniu odbiorczym
S - pole powierzchni przegrody
A - chłonność pomieszczenia odbiorczego
RWT - izolacyjność właściwa przegrody, miara jednostkowa
18. Jaki jest związek między izolacyjnością właściwą i efektywną przegrody.
Izolacyjność właściwa - jest to miara izolacyjnosci przegrody od dźwięku, nie zależna pola powierzchni
Izolacyjność efektywna - jest funkcja pola powierzchni przegrody
Ref = L1 - L2 + 10 log Ao/A [dB]
Związek miedzy nimi jest następujący:
Ref = RWT - 10 log S/Ao
19. Funkcje kanału słuchowego
stabilizuje temperaturę i wilgotność bębenka
filtr mechaniczny - zatrzymuje zanieczyszczenia
pełni funkcję rezonatora
Funkcje ucha środkowego:
transformacja (wzmocnienie sygnału)
mechanizm obronny (tłumienie sygnału)
1 i 2 w zależności od siły sygnału
Funkcje układu Cortiego
właściwy receptor słuchu: zawiera komórki stanowiące elementy nośne i właściwe komórki receptorowe
20. Omów zjawisko mechanizmu obronnego (refleks słuchowy)
mechanizm obruszny
Lprogowy = 80-90 dB f ↑ Lprogowy ↓
Mechanizm: 1. zmiana osi obrotu strzemiączka o 90 °
2. naprężenie bębenka ↑ to naprężenie okienka owalnego ↓
1 i 2 (klamra) efekt działania mięśni
Niezbędny czas do uruchomienia mięśni obrotowych to 50-150 ms
Czas (od chwili ustania bodźca) potrzebny do powrotu do stanu wyjściowego to 200 ms - 1,2 s
hałas ciągły mniej szkodliwy od impulsowego
istotna jest częstotliwość i czas narastania impulsów
21. Wyjaśnij dlaczego hałas impulsywny jest bardziej szkodliwy niż hałas ustalony
Hałas impulsywny odznacza się tak szybkim narastaniem ciśnienia akustycznego do dużych wartości że mechanizm obrotowy narządu słuchu nie mogą zmniejszyć transmisji energii akustycznej, wskutek czego możliwe jest znaczne przeciążenie słuchu.
22. Narysuj i omów obszar słyszenia
granica bólu- wartość poziomu sygnału, który powoduje uczucie bólu, przekroczenie tych wartości może doprowadzić do uszkodzenia mechanicznego słuchu.
Narząd słuchu - odbiera fale dźwiękowe o częstotliwości od 16 do 20 000 Hz i ciśnienie akustyczne od 20 μPa do 10 Pa. Największa czułość w zakresie 800 - 4000 Hz. Wrażenia słuchowe ograniczone są od dołu progiem słyszalności a od góry progiem bólu.
RYSUNEK
23. Zdefiniuj i omów krzywe jednakowego poziomu głośności (krzywe izomorficzne)
krzywe izomorficzne - 1 ton
każda krzywa to:
zbiór punktów odpowiadających wartością poziomu akustycznego dźwięków prostych, wytwarzających w człowieku o normalnym słuchu, w polu fali swobodnej takie same wrażenie słuchowe
jako dźwięki wzorcowe przyjęto ton o częstotliwości 1000 Hz
Charakterystyka A powstaje z aproksymacji krzywych z zakresu 0 - 55 tonów
B - 55-85 tonów
C - 85-100 tonów
24. Próg słyszenia
Próg słyszenia - najmniejsza wartość ciśnienia akustycznego o określonej częstotliwości, wywołująca wrażenie słuchowe
RYSUNEK
25. Zdefiniuj ubytek słuchu i narysuj typowy audiogram osoby z ubytkiem słuchu spowodowanymi wieloletnią ekspozycję na hałas.
Ubytek słuchu Us = 20 log p/pm = F(f) [dB]
p - ciśnienie akustyczne odpowiadające progowi słyszenia osoby badanej
pm - ciśnienie akustyczne odpowiadające znormalizowanemu progowi słyszenia
Długotrwałe oddziaływanie hałasu na narząd słuchu powoduje zmiany patologiczne i fizjologiczne.
(przede wszystkim maskowanie -----.>słyszymy tony silniejsze a słąbsze są zagłuszane)
RYSUNEK
26.Jakie są skutki oddziaływania na organizm ludzki hałasu:
a)Słyszalnego Wpływa na jakość i wydajność pracy
Zaburza zdolność koncentracji uwagi
Stopniowa utrata energii
b)Infradźwiękowego Zmęczenie
Senność
Dyskomfort
Depresja
Uszkodzenie słuchu:142dB dla 20Hz ; 162dB dla 2 Hz
c)Ultradźwiękowego Ubytek słuchu
Wzrost temp. Ciała f>100Hz
*gruczoły dokrewne
*gałki oczne
*układ kostny
Zaburzenia w ukł krążenia
Niszczenie struktury białek
27.Omów kryteria oceny hałasu w środowisku pracy
a)słyszalnego Ekspozycja na hałas w czasie T ( 8h i 1tydz.) [Pa^/s]
Poziom ekspozycji na hałas T:8h i 1tydz [dB]
Max poziom dźwięku [dB]
Systemowy poziom dźwięku [dB]
b)infradźwiękowegoRównoważny poziom ciś akust skorygowany
charakterystyką odniesioną do 8h lub 1tyg
szczytowy poziom ciś akust
c)ultradźwiękowego Równoważny poziom ciś akust w pasmach tercjowych
8h lub 1tydz
Max poziom ciśnienia w pasmach tercyjnych
28.Wymień typowe źródła hałasu
a)Infradźwiękowegonaturalne
*trzęsienia ziemi
*wybuchy wulkanów
*silne wiatry, sztormy
techniczne
*sprężarki tłokowe
*silniki spalinowe
*silniki odrzutowe
*urządzenia elektryczne elektrowni
*przemysł hutniczy
*wentylatory
*środki transportu
b)Ultradźwiękowego : *myjki ultradźwiękowe
*zagrzewarki ultradź.
*drążarki ultradź.
29) Kryteria oceny hałasu słyszalnego w budynkach
I) Rodzaj pomieszczenia techniczne
do przebywania dla ludzi (19kategorii)
II) cena hałasu wszystkich źródeł łącznie usytuowanych poza tym
pomieszczeniem
III)Ocena hałasu wyposażenia technicznego budynku oraz innych
Urządzeń w budynku i poza nim
30)Kryteria oceny hałasu niskoczęstotliwościowego w budynkach
mierzymy poziom ciś akust w pasmach tercjowych (aż do 250Hz)
33)Zasady aktywnej redukcji hałasu
Warunki aktywnej kompensacji energii pola akust polegają na wytworzeniu za pomocą dodatkowych źródeł dźwięku pola akust, które oddziaływuje na pole pierwotne powodując redukcję wartości jego parametrów.
Zastosowanie metod akustycznych:
-Ochronniki słuchu
-W polu fal odbitych (pochłanianie akust)
-Redukcja hałasu w falowodach np. maszyny przepływowe
λ=V/f Lp=10log p^/po^ po=2*10^-5 Pa μ=10^-6
p= po*10^0,05Lp po wzrasta *2 i Lp wzrasta o 6dB
ΔL=L1-L2=20log p1/p2
LI =10 log I/Io [dB]
I=Io *10^0,1 LI I wzrasta *2 i LI wzrasta o 3 dB
Lcałk=L1+L2=10 log (I1+I2)/Io 0dBI=10^-12 W/m^
In/I1=(r1/rn)^ L2=L1-k*20log(r2/r1)
L2=Lo+20log(ρ2/ρo)
Im=Ir*e^-mr Ln=L1+10logn gdy n źródeł o takich samych Na
001 f.osiowe
110 f.styczne
121 f.skośne
Iodb=4Na/A αśr=A/Scałk
Ibezp=Na/Sπr^ T=0,161V/A