Zaj és rezgésvédelem LGM_KE001_1 1. előadás Bedő Anett egyetemi tanársegéd SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki tanszék
ELÉRHETŐSÉG E-mail: bedoa@sze.hu Weblap: www.sze.hu/~bedoa
KÖVETELMÉNYEK Gyakorlat a félév során zajmérés (10 pont) 2014. szeptember 27. fenti kötelező, aláírás feltétele szabadon választott téma kidolgozása + előadás (csoportos feladat) Tanulmány (20 pont), előadás (10 pont) Vizsga a félév során Ha nincs megajánlott jegy 5 kérdés
Értékelés: ÉRTÉKELÉS 0 20 elégtelen (1) 21 25 elégséges (2) 26 30 közepes (3) 31 35 jó (4) 36 40 jeles (5)
AJÁNLOTT IRODALOM Zaj és rezgésvédelem Hefop jegyzet a honlapomon megtalálják Walz Géza: Zaj- és rezgésvédelem, Complex Kiadó, Bp. 2008. Dr. Kurutz Imre: Műszaki akusztika, Műegyetemi Kiadó, Bp. 2001. Dr. Kováts Attila: Zaj- és rezgésvédelem, Veszprémi Kiadó, Veszprém, 1995.
ELŐADÁS ANYAGA Csoport beosztás Zajmérés megbeszélése (2014. szeptember 27.) - Kötelező Bevezetés Hang-Zaj Zajmérés Zajtérképezés
IDÉZET A zajjal száz esztendő múlva több gondunk lesz, mint a fertőző betegségekkel Robert Koch (német bakteriológus)
BEVEZETÉS A zaj egyidős az emberrel (ipai forradalom, közlekedés, építkezés, ipar) A zaj- és rezgésvédelem a környezetvédelemnek a legkevésbé hangsúlyozott része. Oka kettős: A károsodás többnyire jelentős időveszteséggel jelentkezik. A zajprobléma megoldása nem okoz közvetlenül gazdasági hasznot.
BEVEZETÉS Pedig egyre súlyosabb probléma: a legelső zavaró hatás, amely az infrastruktúra és az ipar fejlődésével együtt jár. Becslések szerint kb. az emberek fele él olyan övezetekben, ahol nem biztosított a lakosság akusztikai komfortja. Nehéz védekezni ellene, elsősorban a közlekedési zajra van panasz.
BEVEZETÉS A közlekedés fejlődése miatt már nem csak a városokban probléma, hanem az agglomerációs övezetekben is. Újabb zajforrások jelennek meg (légkondi, ventillátor, liftek, számítógép stb.)
HANG A hang az emberi élet alapvető velejárója, nélküle az emberek közötti kapcsolat nehezen képzelhető el. Kifejező eszköz (verbális kommunikáció) Élvezeti cikk (zenerajongóknak) Sok esetben a veszélyre is a hangok figyelmeztetnek bennünket. Hang/zaj: Méreg az aludni vágyóknak
HANG Hang: Három jelentéstartalom 1. Fizikai jelenség Hangjelenség (XX. sz. elejétől): Valamely rugalmas közegben hullámszerűen tovaterjedő mechanikai zavarási állapot Mechanikai zavarás: adott helyen adott részecskével energiát közlünk - többletenergia - rezgés tovaterjed
HANG 2. Élettani (biológiai) jelenség Hangérzet (XX. sz. 30-as éveitől) A mechanikai hullám az élőlényekben hangérzetet kelt Tehát a hang füllel érzékelhető külső inger hallás folyamatáról később
HANG 3. Értelmi, esztétikai (lélektani) jelenség Hangélmény (XX. sz. végétől) A hallott hang, a hanghullámok információt hordozhatnak (beszéd), jelenthetnek élményt. Megfejtése : az érzékszervi felfogás és idegi továbbítás útján az agyban A hangélmény a hang legfontosabb jelentéstartalma az ember szempontjából.
HANG-ZAJ Ezért: minden olyan hang zaj, ami nem hangélmény, hanem kellemetlen hang. Tehát: a zaj fogalma emberi értékelés függvénye, erősen szubjektív. Egy motorkerékpáros számára a motorjának erős hangja a sebesség, a száguldás örömét jelenti, míg az utcán közlekedő vagy az oda néző lakásban élő embereket zavarja, számukra a motor egyértelműen zajforrást jelent. Sok fiatal örömmel teszi ki magát rendszeresen halláskárosodást okozó hangerőnek, amikor bulizni megy, a környezetben élők számára azonban ez a zene zajpanaszra ad okot.
HANG A hang mechanikai hullám, azaz rugalmas közegben tovaterjedő rezgés. Az emberi fül bizonyos rezgéseket képes felfogni és hangérzetté alakítani, ezek a rezgések a hallható hangok. A hangforrás által keltett rezgési energia a rugalmas közegben nyomásváltozást okozva hullámformában terjed. Levegőben ez a nyomásváltozás a hallható hang. Hordozó közegben (levegő, folyadék, szilárd) tovaterjedő nyomásváltozás, nyomásingadozás.
HANG Terjedése: a részecskéről részecskére történik az elemi állapotváltozás terjedése, ami tehát a részecskék rezgésének a rugalmas közegben, hullámmozgás formájában történő terjedését jelenti Tehát csak a rezgési energia terjed, nem a részecske halad! közeg hogyan neve gáz nyomásingadozással léghang folyadék nyomásingadozással folyadékhang szilárd rugalmas alakváltozás testhang
Transzverzális hullám: a rezgőmozgás iránya merőleges a terjedés irányára (testhangok) HULLÁM JELLEMZŐI
HULLÁM JELLEMZŐI Longitudinális hullám: a rezgés és a hullámterjedés iránya megegyezik (test-, folyadék- és léghangok) sűrűsödések - ritkulások
HULLÁMOK ÖSSZETÉTELE egyszerű harmonikus rezgés (tiszta hang): a rezgő részecskék egyensúlyi helyzetből való kitérése az idő függvényében szinuszosan változik több hullám eredője:
HULLÁM JELLEMZŐI periódusidő (T) frekvenciája (f ) hullámhossz ( ) amplitúdó (A) terjedési sebesség (c) Jellemzők közötti összefüggés: = c/f, c = f
PERIÓDUSIDŐ Az a legrövidebb idő, amely alatt a rezgés periodikusan ismétlődik Jele: T Mértékegysége: s (idő)
FREKVENCIA rezgések másodpercenkénti száma (1/T) Jele: f Mértékegysége: [Hz], [1/sec] Frekvencia a hangforrásra jellemző mennyiség, a hangforrás elsődleges fizikai adata. A normál hang frekvenciája 440 Hz.
FREKVENCIA A hang terjedése közben más - más közegbe lépve a rezgés frekvenciája állandó, ezért akárhol észleljük, a kiinduló pontra, a zajforrásra utal. Ha egyszer egy adott frekvenciával sugároz a hangforrás, az meg fog maradni más közeg ill. anyag esetén is, és csak a c és a fog változni.
FREKVENCIA infrahang hallható hang ultrahang f < 20 Hz 20 20.000 Hz f > 20.000 Hz 70 Hz 440 Hz 5000 Hz 14.000 Hz 16.000 Hz 18.000 Hz
INFRAHANG, ULTRAHANG
INFRAHANG, ULTRAHANG Infrahang: Az ilyen hangokat az emberi fül nem hallja, a test azonban érzékeli. Robbanások és a testek körüli lökésszerű légáramlások keltik. A nagyon nagy frekvenciájú hangokat a különféle anyagok (pl. az emberi test különféle szövetei) másmás mértékben verik vissza. (gyógyászatilag előnyös módon, mert viszonylag kicsi a sérülés, az ártalom valószínűsége). Az ultrahangot ezért általánosan használják orvosi átvilágításra (pl. ultrahang diagnosztika a magzat vizsgálatára. Használják műszaki célokra (pl. vasúti sínek repedéseinek felderítésére). Állati kommunikáció (nagyméretű állatok kis frekvenciákat, kisméretű állatok nagyobb frekvenciákat használnak)
FREKVENCIA A keltett hang magasságát mindig a frekvenciája határozza meg a hang annál magasabb, minél nagyobb a rezgés frekvenciája a fül a hangmagasságot a frekvencia logaritmusával arányosnak érzékeli
HULLÁMHOSSZ az a távolság,amit a hullám egy periódus alatt megtesz, szinusos hullámok esetén a két egymást követő csúcs közötti távolság Jele: λ Mértékegysége: [m]
Példa HULLÁMHOSSZ
Az egyensúlyi vagy a nyugalmi helyzettől számított legnagyobb kitérés. hangerősség Mindig pozitív szám. Jele: A AMPLITUDÓ
HULLÁM JELLEMZŐI
TERJEDÉS SEBESSÉGE A hanghullám terjedésének sebessége. Jele: c Mértékegysége: [m/s] c = E / E - rugalmassági modulus, [Pa] - sűrűség [kg/m 3 ] Sebesség függ:, E hőmérséklet, páratartalom, nyomás
TERJEDÉS SEBESSÉGE A levegő hőmérséklete befolyásolja a terjedési sebességet. Melegben a gázmolekuláknak nagyobb mozgási (kinetikus) energiája van Közelebb kerülve egymáshoz, gyorsabban adják át az energiát
TERJEDÉS SEBESSÉGE Levegőben: + 40 C = 355 m/s + 20 C = 340 m/s - 40 C = 306 m/s Édes vízben: + 15 C = 1437 m/s Meleg levegőben ugyanazon hang hullámhossza is nagyobb, ugyanis meleg levegőben gyorsabban terjed a hang, tehát változatlan f mellett, ha c nagyobb, akkor is nagyobb.
TERJEDÉS SEBESSÉGE Minden 1 C emelkedés esetén 0,6 m/s sebességnövekedés várható. Száraz időben, tengerszint nyomáson, 0 C-on c= 331m/s Más körülmények között: cp=co+0,6xtp m/s cp= adott Tp hőmérsékleten a sebesség co= 0 C esetén a sebesség
TERJEDÉS SEBESSÉGE Példa: Egy 20 C -os szobában mekkora a hang terjedési sebessége? Co=331m/s Tp=20 C cp= co+0,6x20=331+12=342m/s cp~ 340m/s
A hangterjedés sebessége egy adott közegben állandó T esetén állandó. TERJEDÉS SEBESSÉGE Ha a levegő sűrűsége kicsi, tehát a részecskék távolsága nagyobb, mint az a távolság, ami a hangnyomás által keltett részecske elmozdulás mértéke, akkor nincs hangterjedés. Ezért légüres térben nem terjed a hang, mert nincs ami közvetítse a zavarást. Ez az érték: l = 10-5 10-11 m A terjedés sebessége a közeg tulajdonságaitól függ, nem a hang tulajdonságaitól.
TERJEDÉS SEBESSÉGE A közeg megnevezése Levegő Hőmérséklet Hangsebesség C m/s 10 325 0 331 10 337 15 340 20 343 50 360 100 387 Nitrogén 20 337 Oxigén 20 326 Szén-dioxid 20 268 Metán 20 445 Hélium 20 1005 Hidrogén 20 1310 20 1180 Benzin 20 1120 Meti-alkohol 20 1450 Higany 0 1440 Víz 10 1480 15 1498
TERJEDÉS SEBESSÉGE A cseppfolyós anyagokban, szilárd testekben a molekulák szorosabb kapcsolata miatt a részecskék könnyen át tudják adni egymásnak a rezgést. Tehát a hang a folyékony és szilárd közegben gyorsabban terjed, mint levegőben! Hidrogén: kicsi molekula c= 1284 m/s Hélium: nagyobb tehetetlenségű c= 965 m/s Acél: szoros kötésű molekulák c= 5940 m/s
HULLÁM JELLEMZŐI A hang terjedése közben a részecskék mozgása súrlódással jár, ennek legyőzése pedig munkavégzést kívánt. Mennél távolabb jut el a hang, egyre gyengül, végül teljesen megszűnik, energiája pedig hővé, hőenergiává alakul. A magas hangok rezgésszáma nagy, a mélyeké kevesebb. Amikor a magas hangok terjednek, akkor azokat a levegőben lévő részecskéket igen sokszor kell ide-oda mozgatni. A mély hangok terjedésük közben kevesebb munkát végeznek.
Tehát: HULLÁM JELLEMZŐI A magas hangok nem terjednek olyan messzire, mint a mély hangok.
HULLÁM JELLEMZŐI Csillapított rezgés Szinuszos hang Lecsengő zenei hang Állandósult zenei hang Öngerjesztett rezgés Keverékhang Zörej
TISZTA HANG ÖSSZETETT HANG Tiszta hangnak nevezzük a tiszta szinuszos hangrezgést, azaz azt a hangot, amelynek spektrumában egyetlen vonal van A gyakorlatban azonban (szinte kizárólag) összetett hangokkal van dolgunk Tiszta hangot keltő mechanikai eszköz a hangvilla.
TISZTA HANG ÖSSZETETT HANG Azokat a hangrezgéseket, amelyeknek frekvenciaspektrumában nemcsak egy, hanem több, egymástól különböző frekvenciájú komponensek is találhatók, összetett hangoknak nevezzük. Az összetett hangok két nagy csoportra oszthatók: periodikusak és nemperiodikusak.
NEM SZINUSOK HANGOK négyszöghullám: (pl. gitártorzító) 300 Hz háromszöghullám: 300 Hz
HANGOK CSOPORTOSÍTÁSA Frekvencia szerint Infrahang f > 20 Hz Hallható hang 20 Hz < f < 20 khz Ultrahang f < 20 khz A hang időbeli lefolyása állandó hang: jellege (frekvenciája, erőssége) nem változik: ventilátor, szivattyú változó hang: jellege időben változik A hang lefutása szerint folytonos: időbeli megszakítások nélküli zaj szakaszos (időszakos): időbeli megszakításokkal, csak időszakosan lép fel egyszeri: egyetlen alkalommal jelentkező zaj
HANGOK CSOPORTOSÍTÁSA Forma (fizikai hullám alakja) tiszta hang (szinuszos hullám) zenei hang (periodikus) zörej (statikus jellegű) összetett (kevert) A hang időtartama hanglökés (t < 10 ms) rövididejű hang (10 ms t 1 s) tartós hang (t > 1 s) hosszú (t >60s)
MITŐL ZAJ A HANG? Természetes hang: forrása valamilyen természeti jelenség, anyagi mozgás vagy élőlény, és megszólalását nem mesterséges beavatkozás váltja ki. PI. természetes hang a szél, a patakcsobogás, a madárcsicsergés, az állatok hangja, a mennydörgés, az emberi beszéd stb.
természetes hangok: MITŐL ZAJ A HANG?
MITŐL ZAJ A HANG? Mesterséges hang: valamilyen ember alkotta készülék vagy berendezés működése közben keletkezik, vagy ezek működtetésével, megszólaltatásával kelthető. PI. a gépek zaja, a munkavégzés zaja, a hangszóró hangja, s nem utolsósorban a hangszerek hangja, a zene is mesterséges hang stb.
MITŐL ZAJ A HANG? mesterséges hangok:
ZENEI HANGOK Mennyivel érezzük magasabbnak egyik hangot a másiknál? pl. 100 Hz 150 Hz 440 Hz 500 Hz Az első hangköz a nagyobb, pedig ott a különbség csak 50 Hz, míg a másodiknál 60 Hz. nem a frekvenciák különbsége határozza meg a hangok egymáshoz viszonyított magasságát, hanem a frekvenciák aránya
mesterséges hangok: MITŐL ZAJ A HANG?
emberi hang: MITŐL ZAJ A HANG?
MITŐL ZAJ A HANG? József Attila: Születésnapomra Harminckét éves lettem én meglepetés e költemény csecse becse: ajándék, mellyel meglepem e kávéházi szegleten magam magam. Harminckét évem elszelelt s még havi kétszáz sose telt. Az ám, Hazám! Lehettem volna oktató, nem ily töltőtoll koptató szegény legény. De nem lettem, mert Szegeden eltanácsolt az egyetem fura ura. Intelme gyorsan, nyersen ért a "Nincsen apám" versemért, a hont kivont szablyával óvta ellenem. Ideidézi szellemem hevét s nevét: "Ön, amig szóból értek én, nem lesz tanár e féltekén" gagyog s ragyog. Ha örül Horger Antal úr,hogy költőnk nem nyelvtant tanul, sekély e kéj. Én egész népemet fogom nem középiskolás fokon tanítani!
MITŐL ZAJ A HANG?
MITŐL ZAJ A HANG? Kellemes hangok Zajok madár gyár hegedű közlekedés
MITŐL ZAJ A HANG? Következtetés: azoknak a hangoknak, amelyeket zajnak érzünk, az idő-kitérés grafikonja sokkal egyenetlenebb. Zaj: különböző magasságú és erősségű hangok keveréke, amit az ember kellemetlennek, zavarónak érez (szubjektív fogalom).
A hangnyomás a hangrezgések által a közegben keltett nyomás. A légköri nyomás nyugalmi értékétől való eltérés a hangnyomás. jele: p HANGNYOMÁS p = p ' p 0 [Pa], [N/m 2 ]
HANGTELJESÍTMÉNY Adott felületen egységnyi idő alatt merőlegesen átáramló hangenergia. jele: W, P mértékegysége: Watt
HANGINTENZITÁS Egységnyi felületen egységnyi idő alatt átáramló energia azaz, a felületegységre eső hangteljesítmény jele: I mértékegysége: W / m 2 a hangteljesítmény és az intenzitás közötti összefüggés: P= I F ahol F az a teljes felület, amelyen a hangenergia átáramlik.
HANGINTENZITÁS P = I df P sík = I F P gömb = I 4r 2 π F = felület [m 2 ] I = intenzitás [W/m 2 ] Intenzitás mértékét a fülünk dönti el, hogy hogyan érzékeli: hallja- e - hallásküszöb elviseli- e - fájdalomküszöb Hallásküszöb Fájdalomküszöb I 0 = 10-12 W/m 2 I max = 10 W/m 2
HANGINTENZITÁS I = p 2 / ( c) ahol: : sűrűség c : a hang sebessége p : hangnyomás
HANGINTENZITÁS Mekkora a hallásküszöbhöz I 0 = 10-12 W/m 2 hez tartozó hangnyomás? (p 0 ) Levegő esetén: 0 = 1,2 kg/m 3 c = 340 m/s 0 c = 408 kg/m 3 m/s s/s = 408 N s/m 3 [N = kg m/s 2 ]
HANGINTENZITÁS I 0 = p 2 / ( 0 c) 10-12 (Nm/sm 2 ) = p 02 (N/m 2 ) 2 / 408 (Ns/m 3 ) 10-12 (Nm/sm 2 ) 408 (Ns/m 3 ) = p 02 (N/m 2 ) 2 20,19 10-6 = p 0 (N/m 2 ) 2 10-5 = p 0 (N/m 2 ) I=W/m 2 W = Joule/s Joule= Nm N = kg m/s 2
MEGJEGYZÉS emisszió immisszió
SZINTÉRTÉK Hallásküszöb I 0 = 10-12 W/m 2 Fájdalomküszöb I max = 10 W/m 2 nagyon széles tartomány, ezzel dolgozni, számolni nehéz a mindennapi életben előforduló hallható hangot kibocsátó zajforrások teljesítménye 15 nagyságrend széles tartományban mozog ezért kellett a hang erősségének jellemzésére a szintértékeket bevezetni
SZINTÉRTÉK Meghatározott alaphoz való viszonyítás logaritmikus rendszerben, azaz két azonos mértékegységű, teljesítményarányos jellemző hányadosának 10-es alapú logaritmusa Jele: L i Mértékegysége: (bel),decibel db i = a jellemző jelölése pl.: L W L I L p
HANGNYOMÁSSZINT (L p ) (mivel szint képzésénél teljesítményarányos mennyiségek hányadosát kell alapul venni, és I p 2 ) L p = lg (p/p 0 ) 2 Bel A bel nem elég érzékeny, tizedes is gyakran előfordulhat, hogy könnyebben számolhassunk, ennek az értéknek a tizedrészével fejezzük ki a szintértékeket. 1 bel = 10 decibel, 10 db L p = 10 lg (p/p 0 ) 2 db L p = 20 lg p/p 0 db A hangnyomásszint függ - a hangforrás helyétől - a környezeti feltételektől - a mérési ponttól való távolságtól
HANGINTENZITÁSSZINT (L I ) L I = lg I / I 0 Bel ahol I 0 = 10 12 W / m 2. I = jelenlegi sugárzó hang intenzitása 1 bel = 10 decibel db Példa L I = 10 lg (I/I 0 ) db
MEGJEGYZÉS A hangintenzitásszint és a hangnyomásszint a hangtér egy adott pontjában mérhető mennyiségek, a zaj által okozott terhelést mérik, immissziós jellemzők. A gyakorlatban inkább a hangnyomásszint használatos. (Pl. egy lakóház homlokzatánál a közlekedési zaj hangnyomásszintje 40 db) L p = 40 db
HANGTELJESÍTMÉNYSZINT (L W ) L w = 10 lg W/W 0 (db) L w =70dB ahol W: a hangforrás teljesítménye W 0: viszonyítási alap: 10 12 Watt, 1 pw (Pl. egy ipari berendezés hangteljesítmény-szintje 70 db) A hangteljesítményszint a hangforrásra jellemző mennyiség, a kibocsátott teljesítményt méri emissziós jellemző.
HALLÁS A hallás egy rendkívül összetett folyamat; az öt érzék közül az első, mely a magzatban kifejlődik és mely képessé teszi a külvilággal való kapcsolatra
HALLÁS A hang, mint fizikai jelenség, a fülünkön keresztül válik valósággá. A fülünk hangnyomást érzékel, ezt átalakítja érzékszervi-agyi- adatokká, így lesz a hangnyomásból hangosság. Ezek az érzékszervi adatok okoznak bennünk magatartásunkat és állapotunkat meghatározó hatásokat. Ezek alapján mondunk egy hangot kellemetlennek, ezek a folyamatok hozzák létre a hangosságból a zajosságot.
FÜL A fül mechanikai, hidrodinamikai és elektromos jelátalakító, idegvezetési és agyi szerkezet. Két érzékszerv: hallás szerve egyensúlyozás szerve Eddigi legtöbb ismeretünket a fülről Békésy Györgynek köszönhetjük, aki kutatásaiért 1961-ben Nobel díjat kapott.
FÜL
FÜL külső fül (dobhártyáig) részei fülkagyló külső hallójárat Összegyűjti a hanghullámokat és a hallójáraton át a dobhártyáig tereli. A hallójárat bemenetele a porcos fülkagyló
FÜL középfül (levegővel teli üreg) dobhártyához kapcsolódik: kalapács, üllő, kengyel hallócsontok a hallócsontok ízületekkel kapcsolódnak egymáshoz a hangrezgéseket hallócsontok viszik a dobhártyáról a belső fülre testünk legkisebb csontja, a kengyel a középfül része a fülkürt, amely a garatba vezet
FÜL Belső fül: ebben található a csiga
FÜL A hallás érzékszerve a csiga A csiga csontos, spirálisan feltekeredő szerv, amely folyadékkal töltött. Belsejében hártyás csiga található, ezen van a Cortiféle szerv, ami a receptor sejteket tartalmazza.
HALLÁS FOLYMATA A levegő rezgéseit a külső hallójárat vezeti a dobhártyához, ami a külső- és középfül határán húzódik. A hártya átveszi a levegő rezgéseit, fel is erősíti azokat, majd a középfülben található hallócsontocskáknak (kalapács, üllő, kengyel), adja át, melyek tovább erősítik a rezgéseket. A hallócsontocskák a belső fület a középfültől elválasztó ovális ablakhoz viszik a rezgéseket, amelyek a hártyán keresztül átterjednek a csiga folyadékára. A csigában hártya húzódik végig, ezen található a Corti-féle szerv. A hártya vastagsága a csigában változó. A csiga folyadékán végigterjedő rezgés megrezegteti a hártyát is. A hártya minden pontját más-más frekvenciájú rezgés rezegteti meg maximálisan. Ha a hártya egy helyen rezegni kezd, a rezgés hatására a Corti-féle szervben a receptorsejtek hozzányomódnak a hártya felett elhelyezkedő fedőlemezhez, így azok ingerületi állapotba kerülnek. Az ingerületet a hallóideg az agyba juttatja. A csiga alapi részén a mély, a csúcsi részén a magas hangokat érzékeljük.
SPEKTRUM - SZÍNKÉP Spektrum (színkép): egy adott időpillanatban ábrázolja az egyes frekvenciákhoz tartozó hangnyomásszintet. Olyan függvény, amely amely megmutatja, hogy a zajforrás milyen frekvencián milyen erősségű hangot bocsát ki.
SPEKTRUM - SZÍNKÉP vonalas színkép: a sugárzás csak meghatározott frekvencián vagy frekvenciákon történik (sziréna, zenei hang)
SPEKTRUM - SZÍNKÉP folytonos színkép: a hangforrás valamennyi frekvencián sugároz (színes spektrum: x-idő, y-frekvencia, szín-db rózsaszín-kék-zöld irányban nő a hangnyomás)
L [db] L [db] L [db] SPEKTRUM - SZÍNKÉP fehér zaj: olyan zaj, amelynek színképe folytonos, és valamennyi frekvencián ugyanakkora a hangintenzitás, Fehér zaj elnevezés: a fehér fény mintájára, amely valamennyi látható fény keveréke szürke zaj: egy adott frekvenciatartományban a spektrum folytonos, és intenzitása egyenletes (pl. társalgás) f [Hz] f [Hz] rózsaszín zaj: a természetben nem fordul elő, műszer-beállítási célokra használatos f [Hz]
HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE Hallószervünk nem egyformán érzékeli a különböző frekvenciájú hangrezgéseket. Adott frekvenciájú hang szubjektív hangosságérzete meghatározott hangnyomáson egészen más, mint egy másik frekvenciájú hang által keltett hangosságérzet ugyanazon a hangnyomáson
HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE H. Fletcher és W. A. Munson végzett kísérletet a hangosság szubjektív érzetének a vizsgálatára 1933-ban. A kísérlet lényege: sokezer egészséges, ép hallású kísérleti alany fülhallgató 10 3 Hz tiszta hang (nemzetközileg ezt választották összehasonlítási alapnak) frekvencia- és intenzitásszint változtatása
HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE Méréseik eredményét egy egyesített hangosságérzetdiagramban ábrázolták, amely az azonos hangossághoz tartozó hangintenzitások görbéit tartalmazza
HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE Menetük hasonló Nem párhuzamosak Azonos vonalon azonos nagyságúnak érezzük a hang erősségét Szaggatott vonal hallásküszöb 10 3 Herznél 4 db szintnél Az eredeti görbéken 1933- ban ez 0 volt! Azóta az átlagos hallásküszöb 4 db-t romlott! Hangosságszintek Mértékegysége: phon Értelmezése: annak az 1 kh frekvenciájú, szabad hangtérben szemközt érkező tisztahangnak a hangnyomásszintje, amely azonos hangérzetet kelt a kérdéses hanggal Az 1 khz-es hangok annyi phonosak, ahány db-ek
AZ EMBERI HALLÁS FREKVENCIAFÜGGŐ VÁLTOZÁSAI
HALLÁSKÜSZÖB FÁJDALOMKÜSZÖB A hallható frekvenciákon kísérleti úton megállapították, hogy mekkora az a legkisebb hangintenzitás, amely még hangérzetet kelt a normális hallású emberben, ill. mekkora nagyságú hangintenzitás hatására keletkezik fájdalomérzet Ez a hallásküszöb ill. fájdalomküszöb A hallásküszöb valamely adott frekvenciájú tiszta hang az a legkisebb hangnyomásértéke, amely süketszobában egy normális hallású személy hallószervében még hangérzetet kelt
ÉRDEKESSÉG Az emberi hallás jellemzője, hogy két hangforrás hangosságát csak akkor érzékeljük jelentős mértékben különbözőnek, ha a hangszintek közötti különbség eléri a 10 db értéket.
Zajforrások Rezgő közeg Sugárzó térbeli formája szerint Pontszerű zajforrás: minden irányban egyenletes intenzitással sugároz a hullámfrontok koncentrikus gömbfelületeken helyezkednek el I = P/ F P I 4r kis méretű zajforrások (pl. gépek), távoli nagyméretű zajforrások (pl. gyárépület) 2
Zajforrások Vonalszerű zajforrás: végtelen hosszú, hengerrel modellezhető a hullámfrontok koncentrikus hengerfelületeken helyezkednek el Autópálya
Zajforrások Síkfelületű zajforrás: a hullámfelületek a sugárzóval párhuzamosak Egy zajforrást akkor tekinthetünk síksugárzónak, ha az észlelési távolság és a hullámhossz a sugárzó méretéhez képest kicsi. Pl. üzemcsarnok homlokzata közelről
Környezeti zaj Az ember mindennapi életébe behatoló zaj, amely az életminőséget csökkenti (pszichológiai, egészségügyi hatások). Fajtái a zaj forrása szerint: közlekedési zaj (közúti, vasúti és légi járművek) ipari üzemből származó gépészeti zajok áramlási zaj (gáz- és folyadékáramok zaja, pl. szellőzőberendezésben) diszkózaj (szórakozóhelyekből származó hang)
Ipari eredetű zaj Ipari üzemek zajkibocsátásának meghatározásakor figyelembe veendő tényezők: zajforrások száma az egyes források hangteljesítménye (gépek, szellőzőberendezések stb.) az épület falainak hanggátlása épületen belüli árnyékolás zajcsökkentő megoldások
Ipari eredetű zaj Mért hangteljesítményszint Az a tényleges amit a gép zajként kiad, külön szabványban meghatározott eljárások szerint határozzák meg. Meghatározhatók, vagy a berendezéstípus egy jellemző darabjára, vagy pedig a berendezések átlagmintájára. Számított hangteljesítményszint Olyan hangteljesítményszint, amelyet külön jogszabályban rögzített eljárások szerinti mérések alapján határoznak meg a hangnyomásszintből számolással.
Mért hangnyomásszint MSZ EN ISO 3744:1998 Hangnyomásszintet (L p)mérünk referenciahasáb képzésével, ebből számolunk hangteljesítményszintet Félgömb alakú mérőfelület Hasáb alakú mérőfelület
Mért hangnyomásszint MSZ EN ISO 3744:1998 Mérő mikrofonok elhelyezése 1.sor=1,5m, 2.sor= 0,71r Felülnézet Oldalnézet
Mért hangnyomásszint MSZ EN ISO 3744:1998 Mérőfelületre átlagolt hangnyomásszint számítása L' p 1 10lg N N i 1 10 0,1L' N mikrofonhelyek száma L pi az i-edik mikrofonhelyeken mért hangnyomásszint decibelben pi
Mért hangnyomásszint MSZ EN ISO 3744:1998 Felületi hangnyomásszint: Lpf = L p K1-K2 K1 - Alapzaj korrekció K2 - Környezeti korrekció L p - mérőfelületre átlagolt mért hangnyomásszint Lpf - Felületi hangnyomásszint
LWA hangteljesítményszint MSZ EN ISO 3744:1998 Hangteljesítményszint számítása hangnyomásszintből: LWA = Lpf + 10 lg (S/S0) db Lpf - Felületi hangnyomásszint S- mérőfelület mérete m 2 -ben S0-1m 2
Garantált zajszint magában foglalja a különböző gyártásból és mérési módszerekből adódó bizonytalanságokat
AL-KO Fükasza FRS4125 fűkasza 0,9 kw
Zajkibocsátási határértékkel rendelkező berendezések (22db) (29/2001.(XII:23.)KöM-GM) 1.sz melléklet A gyártó által garantált zajkibocsátást feltüntető, CE címkével minden terméknek rendelkeznie kell, és 22 gépnek ezenfelül az irányelvben előírt hangteljesítményszint határértéknek is meg kell felelnie.
Zajkibocsátási határértékkel rendelkező berendezések (22db) (29/2001.(XII:23.)KöM-GM) 1.sz melléklet 3. Kompresszorok (<350 kw) Bármely, levegőt, gázokat vagy gőzöket a szívónyomásnál nagyobb nyomásra sűrítő gép, amely cserélhető szerszámokkal használható nem tartoznak ide a következő berendezések: ventilátorok, kisebb nyomás 110 000 pascal vákuumszivattyúk gázturbinás motorok
Határértékek (29/2001.(XII:23.)KöM-GM) 3. Kompresszorok (<350 kw) Teljesítmény (kw) hangteljesítményszinthatárérték db/1 pw I ütem II. ütem P<15 2002. január 3. 2006. január 3. 99 97
Határértékek (29/2001.(XII:23.)KöM-GM) 3. Kompresszorok (<350 kw) Teljesítmény (kw) hangteljesítményszint -határérték db/1 pw I ütem II. ütem P>15 2002. január 3. 2006. január 3. 97+2 lg P 95+2 lg P
Közúti zaj Különböző típusú, üzemállapotú, kibocsátású, sok egyéb befolyásoló tényező
Közúti zaj 1995 2000. közötti időszakban legforgalmasabb útvonalainak csúcsórára vonatkozó zajszintek mérési pontok 98 százalékában 65 dbanál magasabb volt a zajszint közúti zaj zavaró hatásának aránya országosan eléri az 50 55 százalékot nagyvárosokban ez az arány 60 65%
Közúti zaj 90000 80000 érintett lakosok száma 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 nappal éjjel 0 45-50 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80< zajterhelési szint Zajterheléssel érintett lakosok száma M.-on
Közúti zaj Zajforrások a motorzaj, a motor felületéről lesugárzott zaj - legmeghatározóbb A zajszint változása a fordulatszám függvényében
Közúti zaj az erőátvitel (nyomatékváltó, kardántengely, differenciálmű) zaja a karosszéria zaja, a motor ill. az útfelület által gerjesztett és a karosszéria felületeiről lesugárzott zajok kipufogózaj, a kipufogórendszer felületéről lesugárzott zaj, és a csővég zaja a szívóberendezés zaja hűtő- és ventillátorzaja gumiabroncsok zaja (gördülési zaj) második legjelentősebb zajforrás egyéb berendezések (csikorgó fékek, duda zaja)
Közúti zaj Kerék és útburkolat kölcsönhatásából származó zaj: gördülési zaj Leállított motorral hajtás nélkül, szabadon gördülő gépjármű elhaladási zaját értjük. Ebből levonva a karosszérián keletkező aerodinamikai zajokat és az erőátviteli zajokat, megkapjuk a gumiabroncsok útfelületen gördülése közben keletkező gumiabroncs zajt. nagyobb sebességnél (országút, autópálya) válik meghatározóvá a jármű által kibocsátott zaj 30-80 %-át (nehézgépjárműveknél 20-60 %-át) adja
Közúti zaj Nagyobb sebességgel történő haladás esetén személygépkocsinál egyértelműen a gumiabroncs zaj tekinthető dominánsnak. Tehergépkocsiknál és autóbuszoknál a jóval nagyobb motorzaj miatt a gumiabroncs zajeredő zajra gyakorolt hatása sokkal kisebb. A sebesség kétszeresre növelése 12dB hangnyomásszint növekedést eredményez.
Közúti zaj Gördülés zaj függ: Gumiabroncs (futófelület, profil, abroncsméret, nyomás Kopott futófelület akár 3dB-lel zajosabb lehet, mint új állapotban A szélesség növekedése kedvezőtlenül hat, mivel az érintkező felületek növekedésével a keletkező zaj is növekszik. Az abroncs átmérőjének növekedése azonban csökkenti a zaj nagyságát. Útburkolat (érdesség, anyag, szerkezet)
Közúti zaj Kerekek és útburkolat kölcsönhatásából származó zaj sima és érdes burkolaton, 80 km/h sebességnél
Közúti zaj Üzemi jellemzők (menetsebesség, időjárás, vezetési stílus, terhelés) Amikor útburkolat felülete nedves lesz a gumiabroncsok a vízbe csapódnak és a szétfröccsenő vízcseppek maguk is zajkeltők lesznek.
Közúti zaj Közúti forgalomból adódó környezeti zaj zajterhelését meghatározó főbb tényezők: forgalom sűrűsége járművek típusa járművek műszaki állapota járművek sebessége nehézgépjárművek aránya az út lejtése/emelkedése burkolat típusa burkolat állapota
Vasúti zaj Lakosság 8 10 százalékát zavarja, de kellemetlenebb (kürt) csökkenő tendencia a zajterhelés terén a vasúti fővonalak által érintett települések több mint 80 %-nál a megengedettnél nagyobb zajkibocsátási szint mérhető, mellékvonalaknál 37 %
Vasúti zaj Vontatójárművek (mozdonyok): hajtás (motor, villamos mozdonynál a transzformátor) segédberendezések (ventilátor, kompresszor, befecskendezőszivattyú) légáramlás, aerodinamikai zaj gördülés és fékzaj másodlagos zajforrások (kopások, gyártási hibák, laza rögzítések) Vontatott járművek: vázszerkezet (különösen teherkocsiknál) segédberendezések (szellőztetés, fékberendezés)
Vasúti zaj 1. a sín futófelületének egyenlőtlen vagy hullámos kopásából származó zajhatások 2. a kerék futókörének egyenlőtlenségéből vagy kopásából származó zajok 3. ívekben a kerék-sín közvetlen kapcsolatából (nyomkarima vezetés) származó zajhatások 4. a felépítmény rezgéséből származó zajhatások Gördülési zaj
Vasúti zaj Vasúti pálya, felépítmény sín sínleerősítés keresztaljak ágyazat (zúzottkő, betonelem) A járműtől függő tényezők a kerék futófelületének állapota a fékezési rendszer
növelik az elsugárzott zajszint értékét, illetve a zajszint dinamikáját Vasúti zaj Felépítménytől függő tényezők a sin futófelületének állapota a hegesztett/hevederes pálya a váltócsoportok a ragasztott sin kötések A kerék és a sin futófelületén lévő hibák laposodás felhordás kagylós kopás