Zaj és rezgésvédelem Hangterjedés

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Zaj és rezgésvédelem Hangterjedés"

Emil Hegedüs
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar felsőfokú munkavédelmi szakirányú továbbképzés Zaj és rezgésvédelem Hangterjedés Márkus Miklós zaj és rezgésvédelmi szakértő Copyright 2012 Márkus Miklós Minden jog fenntartva.

2 Hangterjedés szabad térben a) nyomás képe a távolság függvényében b) nyomás képe az idő függvényében (M pontban) Hanghullámok terjedése szabad térben 2

3 Hangterjedés szabad térben Szabad hangtér (def.): a hullámterjedést nem befolyásolja semmilyen elnyelő vagy visszaverő felület, azaz a hanghullám a forrásból a tér minden irányában elhajlás, törés és visszaverődés nélkül terjed. Hangforrások elemi típusai: PONTSZERŰ HANGFORRÁS (pontsugárzó) VONALSZERŰ HANGFORRÁS (vonalsugárzó) FELÜLETSZERŰ HANGFORRÁS (felületsugárzó) 3

4 Hangterjedés szabad térben Példák a szabad téri terjedésre Zaj és rezgésvédelem 4

5 Hangterjedés szabad térben PONTSZERŰ HANGFORRÁS kiterjedésük elvileg mindhárom irányban végtelen kicsi, és minden irányban azonos teljesítményt adnak le ha nincs akadály a térben, akkor a hanghullámok koncentrikus gömbként terjednek A gyakorlatban pontszerűnek tekintjük a hangforrást: ha a forrás legnagyobb méretétől (d) legalább 2-szeres távolságra rögzítjük a vizsgálati (megítélési) pontot amely a hangforrás által kisugárzott hang hullámhosszának (λ) kétszeresénél is távolabb van 2d r 2λ távoltér > közeltér 5

6 Hangterjedés szabad térben VONALSZERŰ HANGFORRÁS végtelen hosszú vonal (elméletben), melynek minden eleme hangforrásként működik ha nincs akadály a térben, akkor a hanghullámok hengeres hullám formájában terjednek Két alaptípusa: koherens vonalsugárzó minden eleme azonos fázisban sugároz (pl. áramlási zaj csővezetékben) inkoherens vonalsugárzó egyidejűleg eltérő fázisban sugárzó elemi pontforrások (pl. közúti útszakasz) 6

7 Hangterjedés szabad térben FELÜLETSZERŰ HANGFORRÁS a hang nagy felületen sugárzódik le, melynek minden eleme független hangforrásként működik ha nincs akadály a térben, akkor a hanghullámok véletlenszerű fázisban félgömbszerűen terjednek A hangenergia sugárzása a távolság függvényében: a felület közelében közelítően síkhullámú hangsugárzó kissé eltávolodva nem csökken a hangenergia a felülettől távolodva először a vonalszerű hangforrás törvényszerűségeit követi nagyobb távolságban pedig pontszerű hangforrásnak tekinthetjük a távolságtörvénynek megfelelően 7

8 Szabadtéri terjedés számítása PONTSZERŰ HANGFORRÁS ahol: L L W r a hangnyomás a felületen oszlik meg a hangforrástól távolodva növekszik a felület csökken az egységnyi felületre eső hangnyomás a csökkenés a gömbfelület sugarával arányos I P 2 4r mely alapján 1 L LW 10lg 2 4r a vizsgálati pontban eredő hangnyomásszint [db] a zajforrás hangteljesítményszintje [db] a vizsgálati pont távolsága a zajforrástól [m] 8

9 Szabadtéri terjedés számítása VONALSZERŰ HANGFORRÁS ahol: L L W r a hangnyomás a felületen oszlik meg a hangforrástól távolodva növekszik a felület csökken az egységnyi felületre eső hangnyomás a csökkenés a hengerfelület sugarával arányos I P 2r mely alapján a vizsgálati pontban eredő hangnyomásszint [db] a zajforrás hangteljesítményszintje [db] 1 10lg 2r a vizsgálati pont távolsága a zajforrástól [m] 9 L L W

10 Szabadtéri terjedés számítása a síkhullám a felületsugárzó A L = 0 db / 2r b hengeres hullám b vonalsugárzó B L = 3 db / 2r c gömbhullám c pontsugárzó C L = 6 db / 2r Forrástípusok hangterjedésének geometriai törvényszerűségei 10

11 Szabadtéri terjedés számítása Irányítási tényező (def.): a teljesen gömbszerű terjedéstől való eltérés jellemzésére használják Jele: D, dimenziója nincs. a teljesen szabad térben (gömb sugárzó): D = 1 b egy visszaverő felület (fél gömb sugárzó): D = 2 c két visszaverő felület (negyed gömb sugárzó): D = 4 d három felület (nyolcad gömb sugárzó): D = 8 11

12 Szabadtéri terjedés számítása Hangnyomásszint számítása PONTFORRÁS esetén: L L W 10lgD 20lgr 11 Hangnyomásszint számítása VONALFORRÁS esetén: ahol: L L W r D L L W 10lgD 10lgr 8 a vizsgálati pontban eredő hangnyomásszint [db] a zajforrás hangteljesítményszintje [db] a vizsgálati pont távolsága a zajforrástól [m] irányítási tényező 12

13 Hangterjedés zárt térben 1. Vegyünk egy pontszerű hangforrást 2. Helyezzük a zajforrást a talajra szabad hangtérben 3. Vegyük körül a zajforrást teljes hangelnyelő falakkal következmény: a hangenergia teljes egészében elnyelődik 4. Csökkentsük a helyiség falainak elnyelését következmény: a hangenergia egy része visszaverődik 5. Csökkentsük tovább a helyiség falainak elnyelését következmény: a hangenergia teljes egészében visszaverődik A helyiségben kialakuló hangenergiát befolyásoló tényezők : a kibocsátott hangenergia (hangteljesítményszint) a tér geometriai méretei (térfogata és felülete) a felületek hangelnyelő tulajdonsága (elnyelési tényező) 13

a hangforrás energiaforrás Hangterjedés zárt térben a kibocsátott hangenergia (1): részben visszaverődik (2) részben átjut a falon (3) kerülőutakon terjed (a,b,c,d) elnyelődik (4) egyensúlyi helyzet

14 a hangforrás energiaforrás Hangterjedés zárt térben a kibocsátott hangenergia (1): részben visszaverődik (2) részben átjut a falon (3) kerülőutakon terjed (a,b,c,d) elnyelődik (4) egyensúlyi helyzet alakul ki: annyi energia nyelődik el amennyit a hangforrás kisugároz létrejön a diffúz hangtér: visszavert/szórt/zengő hangtér a hanghullámok által megtett szabad úthossz és a teremállandó (R T ) függvénye L L W 4 10lg R T 14

15 Hangterjedés zárt térben Együttesen érzékelhető: a diffúz hangtér hatása a szabadtéri hangtér hatása A két hangtér energiája összeadódik: L L W 10 D lg 4r 2 4 R ahol: L W hangteljesítményszint [db] D irányítási tényező r a mérési pont távolsága a zajforrástól [m] R T a helyiség teremállandója [m 2 ] T 15

16 Hangterjedés zárt térben Energiaegyensúlyi felület/sugár (def.): a zajforrástól számított elméleti r e távolság, ahol a szabadtéri terjedésű hangtérből és a visszavert diffúz hangtérből származó hangenergia egyenlő: D 4 4r 2 e R T mely alapján r e DRT 16 ahol: r e D energiaegyensúlyi sugár [m] irányítási tényező R T a helyiség teremállandója [m 2 ] 16

17 Hangelnyelési tényező Átlagos hangelnyelési tényező (def.): a hangelnyelés mértékét kifejező mérőszám, vagyis a falra eső E hangenergia E hányada nyelődik el a falban. Jele:, dimenziója nincs. Ebeeső E E beeső visszavert A hangelnyelési tényező: időben állandó független a beeső hanghullámok irányától független a hangforrás hangteljesítményétől csak a fal anyagától és a hang frekvenciájától függ. 17

18 Hangelnyelési tényező Egyenértékű elnyelési felülete (def.): a tér hangelnyelő képességét fejezi ki. Jele: A, mértékegysége: [m 2 ]. A n i1 S i S i Teremállandó (def.): ugyancsak a tér hangelnyelő képességét fejezi ki. Jele: R T, mértékegysége: [m 2 ]. ahol: S a helyiség teljes felülete [m 2 ] R T S 1 a helyiségre vonatkozó átlagos hangelnyelési tényező 18

19 Utózengési idő Utózengés (lecsengés): 1. hangforrást bekapcsoljuk 2. állandósul az egyensúlyi állapot 3. a hangforrást kikapcsoljuk 4. a hangenergia csökken 5. eléri az alapzaj szintjét A csökkenés a tér hangelnyelő képességétől függ: minél kisebb az elnyelési felület (A) annál hosszabb idő (T) alatt hal el a hang (vö. mélygarázs és lakószoba) 19

20 Utózengési idő (def.): olyan időtartam, amely alatt a hangforrás kikapcsolása után az energiasűrűség egymilliomod részére, a hangnyomásszint 60 decibellel csökken. Jele: T, mértékegysége: [s]. Utózengési idő A helyiség elnyelési felülete a Sabine-képlet segítségével: ahol: A 0, 163 V T T utózengési idő [s] V a helyiség térfogata [m 3 ] A a helyiség egyenértékű elnyelési felülete [m 2 ] 20

21 Segédlet 21

22 Irodalomjegyzék 1. Márkus Péter Tóth Tibor: Zajelhárítás OMKT, Budapest, Szentmártony Tibor: Zajtalanítás Műszaki könyvkiadó, Budapest, J.R. Hassall K. Zaveri: Acoustic Noise Measurements Brüel & Kjær, Dánia, Brüel & Kjær: Noise Control, Principles and Practice Brüel & Kjær, Dánia, Tarnóczy Tamás: Akusztika Hangnyomás, hangosság, zajosság Akadémiai Kiadó, Budapest, Moser Miklós Pálmai György: A környezetvédelem alapjai Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, Dr. Kurutz Imre Dr. Szentmártony Tibor: A műszaki akusztika alapjai Műegyetemi kiadó, Budapest, Reis Frigyes: Az épületakusztika alapjai Terc könyvkiadó, Budapest, P. Nagy József: A hangszigetelés elmélete és gyakorlata Akadémiai Kiadó, Budapest,

Hasonló dokumentumok

Zaj és rezgésvédelem

Zaj és rezgésvédelem OMKT felsőfokú munkavédelmi szakiányú képzés Szekesztette: Mákus Miklós zaj- és ezgésvédelmi szakétő Lektoálta: Mákus Péte zaj- és ezgésvédelmi szakétő Budapest 2010. febuá Tatalomjegyzék Tatalomjegyzék...