Környezetvédelem műszaki alapjai. alapjai, akusztika

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Környezetvédelem műszaki alapjai. alapjai, akusztika"

Árpád Hajdu
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Department of Fluid Mechanics Budapest University of Technology and Economics Környezetvédelem műszaki alapjai, akusztika Nagy László Március 31. Környezetvédelem műszaki alapjai 2009/2010. II.

alapjai, akusztika Nagy László nagy@ara.bme.hu 2010.

2 Az előadás vázlata Akusztika, hangtan Alapdefinicók, szintek Az emberi hallás Az emberi hallószerv felépítése, működése, fizikai jellemzők Zaj fogalma A zaj élettani hatása Szakirodalom

3 Az akusztika Akusztika, hangtan: A hang keletkezésével, terjedésével és elhalásával illetve az (élő) emberi szervezetre kifejtett hatásávala foglalkozó fejezete a mechanikának. Matematika Zeneművészet Építészet Zenei hangskálák Hangszerépítés Zenei ak. Épület ak. Teremakusztika Építészeti zaj- és rezgéscsökkentés Fizikai akusztika Orvostudomány Mechanika Bioakusztika Az emberi beszéd és hallás Ultrahangdiagnosztika Pszichoakusztika (A hangok az ember lelkületére való hatását vizsgálja) Műszaki ak. Hőtan Műszaki tudomány Elektroakusztika Gépészeti zaj- és rezgésvédelem Méréstechnika Szórakoztató elektronika Mechanika

Teremakusztika Építészeti zaj- és rezgéscsökkentés Fizikai akusztika Orvostudomány Mechanika Bioakusztika Az emberi beszéd és hallás Ultrahangdiagnosztika

4 A hang kettős természete A hang fogalma lehet fizikai és élettani és lélektani jellegű. Fizikai meghatározás szerint a hang valamely rugalmas közeg állapotának egyensúlyi helyzete körüli ingadozása, amely egy rugalmas hordozó közegben tovaterjed. Élettani meghatározás szerint a hang az az érzet, amit a nyomingadozás a hallószervben kelt. A hang kettős természete: Áramlástani természet: instacionárius, összenyomható, nagy mennyiségek apró megváltozásai; Hullámtermészet: Zavarási állapot továbbterjedése, interferencia képesség, képes visszaverődni, képes eltörni, képes elhajolni, szóródni. Hanghullámok alapvető tulajdonsága: Longitudinális hullámok a kialakuló részecske sebesség iránya megegyezik a hang terjedési sebesség irányával (rugó: sűrűsödik, ritkul) Transzverzális hullámok a kialakuló részecske sebesség iránya merőleges a hang terjedési sebesség irányára. Animáció

Élettani meghatározás szerint a hang az az érzet, amit a nyomingadozás a hallószervben kelt.

5 A hangok osztályozása Hangok, a vivő közeg alapján Léghangok (általában ezzel foglalkozunk) Folyadékhangok Testhangok p eff [Pa] Infrahang Hallható hangok (emberi) Ultrahang Hiperhangok (gázdinamikai LH) Szuperhangok Hallható hangok Hallásküszöbi alatti hangok f [Hz] Másodpercenkénti periódikusok száma

10 3 20 Infrahang Hallható hangok (emberi) Ultrahang Hiperhangok (gázdinamikai LH)

6 Szintek és alapdefinicók A hangtanban a szint valamely jellemzőnek és egy adott összehasonlító érték arányának logaritmusa. Mértékegysége [bel, db]. Hangteljesítmény: (P 0 =10-12 W) Minden hangforrást jellemez. L W P = 10log P 0 [ db] Hangintenzitás: (I 0 =10-12 W/m 2 ) L I I = 10 log I 0 [ db] A hangérzet arányos a felfogott hangenergiával. A hangszint kifejezésénél ezért célszerűbb a hangintenzitásból kiindulni. (Weber törvény, Fechner törvény) Hangnyomásszint: (p 0 = Pa) Minden hangteret jellemez. L p 2 p p = 10log eff 2 [ db] L = 20log eff [ db] 0 p p p 0

L W P = 10log P 0 [ db] Hangintenzitás: (I 0 =10-12 W/m 2 ) L I I = 10 log I 0 [ db] A hangérzet arányos a felfogott hangenergiával.

7 Fechner és Weber törvény (Stevens törvény) Az érzékelhető ingerintenzitásról Weber törvény (1834): Fechner törvény (1860): k = I I I: Relativ ingerküszöb ( Φ) (éppen észrevehető ingerintenzitás változás) I: Ingerváltozás (Φ) k: Konstans, értékei különböző inger modalitásokra látás 0,079 hallás 0,029 nyomás 0,022 ízlelés 0,083 É = k *log( I) Erns Henrik Weber É: Érzet intenzitás (Ψ) k: Konstans I: Ingerintenzitás (Φ) Stevens törvény (1953): É = k * I n Gustav Theodor Fechner

Konstans, értékei különböző inger modalitásokra látás 0,079 hallás 0,029 nyomás 0,022 ízlelés 0,083 É = k *log( I) Erns

8 Izofoniás görbék Azonos hangosságú ingerek (1000Hz-en a db és a phon skála azonos) Az emberi fül hangosságérzése frekvenciafüggő. Az átviteli függvény teremt kapcsolatot a mérés és a valóság között. A phon görbék a fül átviteli karakteresztika függvénye.

9 Szintek és alapdefinicók

10 A hallószerve felépítése (Nobel díj) fülkagyló külső fülcsatorna (3 khz rezonencia frekvencia) dobhártya halócsontok (kalapács, üllő, kengyel) belső fül Békésy György (1961)

11 A hallószerve felépítése (Nobel díj) fülkagyló külső fülcsatorna (3 khz rezonencia frekvencia) dobhártya halócsontok (kalapács, üllő, kengyel) belső fül Békésy György (1961)

12 A csontocskák szerepe, mechanikai analógiával Az erőkar hatása és a különböző felületek különbsége okozta erősítés összesen: 22,3 (p víz /p levegő )

13 A fül működésének egyszerűsített vázlata

14 A hallószerv érzéksejtjei, a zaj hatása Felül egy emberi érzéksejt. Alul egy tengerimalac ép és a 24 órás 120dB-lel terhelt sérült szőrsejt szekciója.

15 A hallás jellemzői A hang receptora: Corti szerv (emberben: 33m) Érzéksejtei: belső és külső szőrsejtek Abszolút ingerküszöb: W/m 2 (1kHz), fájdalom W/m 2 A magas hangok a csiga bázisán, mély hangok a csiga csúcsán okoznak ingerelütet. Érzékelési tartomány: ember 16 Hz - 20kHz kutya 35kHz patkány 40kHz egér 98kHz delfin 100kHz

magas hangok a csiga bázisán, mély hangok a csiga csúcsán okoznak ingerelütet.

16 Az egyensúly érzékelése (Nobel díj) Bárány Róbert (1914)

17 Az egyensúly érzékelése az állatokban

18 Akusztikai kutatások (mérés) Békésy György Akusztikai Laboratórium BME Áramlástan & BME Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budaörsi út 45. Süketszoba, zengőtér

19 Akusztikai kutatások (szimuláció) SoundPlan, Sysnoise (VirtuaLab), Ansys Fluent

20 Elérhetőségek BME Áramlástan Tanszék AE épület 1. emelet 12. szoba Majd: (teachnig, akusztika) Szakirodalom [1] Tarnóczy Tamás: Akusztika. Akadémiai Kiadó, 1963 [2] Pap János: Hang-Ember-hang. Vince Kiadó, 2002 [3] Tarnóczy Tamás: Hangnyomás, hangosság, zajosság. Akadémiai Kiadó, 1984 [4] C. Smetana: Zaj- és rezgésmérés. Műszaki Könyvkiadó, 1975 [5] Bauer Miklós, Czigner Jenő, Lampé István: Fül-, orr-, gégegyógyászat. Medicina 1990

Akadémiai Kiadó, 1963 [2] Pap János: Hang-Ember-hang.

Hasonló dokumentumok

Nagy László nagy@ara.bme.hu. Akusztika, zaj- és rezgésvédelem

Nagy László nagy@ara.bme.hu. Akusztika, zaj- és rezgésvédelem Department of Fluid Mechanics Budapest University of Technology and Economics Akusztika, Zaj- és rezgésvédelem Nagy László nagy@ara.bme.hu 2011. március 25. Akusztika, zaj- és rezgésvédelem 2010/2011.