Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Koren Edit Zajvédelem 1. BEVEZETÉS A zaj- és rezgésvédelem a környezetvédelemnek a legkevésbé hangsúlyozott része Pedig egyre súlyosabb probléma: a legelső.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Koren Edit Zajvédelem 1. BEVEZETÉS A zaj- és rezgésvédelem a környezetvédelemnek a legkevésbé hangsúlyozott része Pedig egyre súlyosabb probléma: a legelső."— Előadás másolata:

1

2 Koren Edit Zajvédelem 1.

3 BEVEZETÉS A zaj- és rezgésvédelem a környezetvédelemnek a legkevésbé hangsúlyozott része Pedig egyre súlyosabb probléma: a legelső zavaró hatás, amely infrastruktúra és az ipar fejlődésével együtt jár Európa 70%-a városlakó.. Nehéz védekezni ellene, elsősorban a közlekedési zajra van panasz. A közlekedés fejlődése miatt már nem csak a városokban probléma

4 Hang: Három jelentéstartalom 1. Fizikai jelenség - Hangjelenség Rugalmas közeg mechanikai zavarása Mechanikai zavarás: adott helyen adott részecskével energiát közlünk - többletenergia - rezgés - tovaterjed Terjedése: csak a rezgési energia terjed, nem a részecske halad! közeghogyanneve gáznyomásingadozássalléghang folyadéknyomásingadozássalfolyadékhang szilárdrugalmas alakváltozástesthang

5 2.Élettani (biológiai) jelenség - Hangérzet Hang = füllel érzékelhető külső inger Szűkebb terjedelem, mint a fizikai 3.Értelmi, esztétikai (lélektani) jelenség - Hangélmény Hang = jelentéshordozó médium, nem maga az információ Hang = információ kódja Megfejtése : az érzékszervi felfogás és idegi továbbítás útján az agyban

6 Információ két szintje: értesítés - rádió sávjai magyar/külföldi beszéd jelentés - magyar beszéd megértése - hangélmény A hangélmény a hang legfontosabb jelentéstartalma az ember szempontjából. Ezért: minden olyan hang zaj, ami nem hangélmény, hanem kellemetlen hang. Tehát: a zaj fogalma emberi értékelés függvénye, erősen szubjektív. Erről a fizika, a természet nem vesz tudomást, ott nincs zaj, hang van.

7 Szubjektív, hogy ki mit tart zajnak Hogyan lehet ilyen szubjektív dologra zajvédelmet szervezni? Meg kell keresni azokat az érzékelhető jellemzőket, szubjektív hatásokat, amelyek mérhető, objektív fizikai adatokkal összekapcsolhatók. Csak úgy mondhatjuk valamire, hogy hangos, ha tudjuk, mit jelent a hangosság (mivel mérhetjük).

8 ember (szubjektív) fizikai (objektív) hangosság hangerősség hangmagasság intenzitás hangszín É - B - M frekvencia időtartam E - I - A időtartam irány színkép irány E = érzékelés M = mérés I = idegi továbbítás B = mérési eredmény bemutatása, A = agyfunkció É = eredmény értékelése Kettő közötti kapcsolatot kell megtalálni, ha a zajvédelmet akarjuk megvalósítani

9 Mi a hang? Fajtái: szilárd testben - testhang folyadékban - folyadékhang gázban - léghang 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.

10

11 Fizikai értelemben a hang mechanikai hullám. „hanghullám”: rugalmas közegben (gázban, folyadékban, szilárd testben) keletkező, hullámszerűen tovaterjedő rezgés, vagy több rezgés eredője (szilárd test – testhang, folyadék – folyadékhang, gáz – léghang) „rezgés”: a molekulák az egyensúlyi helyzet körül rezgőmozgást végeznek, haladó mozgást nem – a hullámterjedés irányában csak a rezgési energia terjed A rezgés az elemi részecskék közötti kölcsönhatások miatt tovaterjed: az elmozdult részecske a belső súrlódás miatt nyomatékot gyakorol a szomszédosra, közben a rugalmasság az elmozdult részecskét az eredeti helyére próbálja visszavinni.

12 A rezgőmozgás nem korlátozódik a tér egy szűk részére (egyenes mentén, rugóra függesztett és elmozdított súly), hanem rugalmas közegben tovaterjed. A térben tovaterjedő rezgést hullámnak nevezzük. Egyszerű esetben a térbeli terjedés is periodikus, mint az időbeli, tehát szinusz függvénnyel írható le. Hullámmozgás esetén a rugalmas közeg részecskéi a nyugalmi helyzetük körül végeznek rezgőmozgást, de haladó mozgást nem! A hullám terjedésének irányában csak a rezgési energia terjed!

13 Hullámformák 1. Longitudinális a rezgés és a hullámterjedés iránya megegyezik (minden közegben keletkezik)

14 2. Transzverzális a rezgés iránya merőleges a hullámterjedés irányára (szilárd közegben, olyan anyagban keletkezhet ahol van nyíróerő) Ahol a hullám terjed = hullámtér A hanghullámra jellemző mennyiségek Kitérés (X)

15 Tiszta hang: a részecskék elmozdulását a nyugalmi helyzetükhöz képest (x) az alábbi függvény adja meg: x = X · sin (2  · f · t) ahol: X – maximális kitérés (amplitúdó) f – frekvencia [Hz] t – idő [s]

16 Periódusidő: T, [s]: az az időtartam, amelynek elteltével a periodikus jel (rezgés) valamennyi jellemzőjének nagysága ugyanakkora lesz Frekvencia: f, [Hz], [1/sec]: a rezgések másodpercenkénti száma (1/T)

17 Frekvencia a hangforrásra jellemző mennyiség, a hangforrás elsődleges fizikai adata. Egyetlen frekvenciája csak a harmonikus mozgású szinuszos hullámnak van.  periódusos jellegű hangnak több frekvenciája van  zörejnek nincs határozott frekvenciája A hang terjedése közben (más - más közegbe lépve) a rezgés frekvenciája állandó, ezért akárhol észleljük a kiinduló pontra, a zajforrásra utal.

18 Hullámhossz: λ, [m]: a rugalmas közeg két olyan szomszédos pontjának távolsága – a hullámterjedés irányában mérve – ahol a kitérésnek helyi minimuma vagy maximuma van (két ilyen pont között egy periódus van) Más szóval: a hullámtér azonos fázisban rezgő pontja közti legkisebb távolság.

19 Terjedés sebessége: c, [m/s]: a közeg rugalmassági és tehetetlenségi jellemzői határozzák meg  E - rugalmassági modulus  - sűrűség c = E /  A hangterjedés sebessége egy adott közegben állandó Levegőben (~ 20°C): c=340 m/s

20 Sebesség függ közeg sűrűsége  rugalmassága E hőmérséklete, páratartalma

21 Levegőben: + 20 °C = 340 m/s - 40 °C = 306 m/s + 40 °C = 355 m/s édes vízben: + 15 °C = 1437 m/s

22 Hanghullámok sebessége: A hanghullám terjedéséhez közeg kell: levegő/gáz víz/folyékony szilárd Ezért légüres térben nem terjed a hang, mert nincs ami közvetítse a zavarást.

23 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 (légritka, bolygóközi tér). Ez az érték: l = – m Ez is arra utal, hogy a terjedés (sebessége) a közeg tulajdonságaitól függ, nem a hang tulajdonságaitól.

24 Adott közegben a hang terjedési sebessége a közeg anyagjellemzőitől függ: molekula tömege/tehetetlensége/ molekulán belüli összetartó erő

25 Hidrogén: kicsi molekula c= 1284 m/s Hélium: nagyobb tehetetlenségű c= 965 m/s Acél:szoros kötésű molekulák c= 5940 m/s Tehát a hang szilárd közegben gyorsabban terjed, mint levegőben!

26 A levegő hőmérséklete befolyásolja a terjedési. sebességet Miért? Melegben a gázmolekuláknak nagyobb kinetikus energiája van Közelebb kerülve egymáshoz, gyorsabban adják át az energiát

27 Minden 1°C emelkedés esetén 0,6m/s sebességnövekedés várható. Száraz időben, tengerszint nyomáson, 0°C-on c= 331m/s Más hőmérsékleten ez alapján számítható a terjedési sebesség

28 Más körülmények között: c p =c o +0,6xT p m/s c p = adott T p hőmérsékleten a sebesség c o = 0°C esetén a sebesség

29 Egy 20°C -os szobában mekkora a hang terjedési sebessége? C o =331m/s T p =20°C c p = c o +0,6x20=331+12=342m/s c p ~ 340m/s

30 Ha a visszavert hang 0,1 s után ér vissza, a fülünk az eredeti hangtól elkülönítetten érzékeli. Ez a visszhang. Ha 0,1 szekundumon belül ér vissza, akkor úgy érzékeljük, mintha az eredeti hang erősödne.

31 20°C-os szobában mi a minimális távolág, ahonnan visszhangot hallok? t min = 0,1 s c=342 m/s d=?m c=d/t d=cxt= 342x0,1=34,2m minimum34,2 méter hosszú szobában hallhatok visszhangot

32 Jellemzők közötti összefüggés: = c/f c = f Mit mond ez a képlet? 1. Különböző méretű, de azonos anyagú hangforrás frekvenciája csak a mérettől függ. Pl.: longitudinális hullám esetén (nyitott síp) általában = 2 l (l = hangforrás hossza), így f számolható, ha tudom a c-t (levegő).

33 Mit mond ez a képlet? 2. De ha már egyszer egy adott frekvenciával sugároz a hangforrás, az meg fog maradni más közeg (anyag) esetén is, és csak a c és a fog változni

34 Mit mond ez a képlet? 3. Azonos hangforrás hossz, de eltérő anyagjellemző (sűrűség) esetén c más lesz, így azonos esetén is, más a frekvencia. Pl.: feszített húrok, laza húrok.

35 Mit mond ez a képlet? 4. Ezért van az, hogy meleg levegőben ugyanazon hang hullámhossza nagyobb, ugyanis meleg levegőben gyorsabban terjed a hang, tehát változatlan f mellett, ha c nagyobb, akkor is nagyobb

36 Mit mond ez a képlet? Ha szárazföldön (levegő) egy hang hullámhossza, akkor a vízben a 2 oktávval magasabb hang hullámhossza lesz ugyanolyan. (c nagyobb vízben).

37 Mit mond ez a képlet? Frekvencia - utal a hangmagasságra, mérnöki gyakorlatban sokszor azonosítják is vele, de ez nem pontos.

38 Hangmagasság függ: frekvencia hangnyomás időtartam színképi összetétel

39 Hallható hangok f > Hz15 – Hzf < 15 Hz ultrahanghallható hanginfrahang 70 Hz5000 Hz Hz 440 Hz Hz Hz

40 Hallható hang A levegőmolekulák sűrűsödése és ritkulása a hangterjedés irányában változik (longitudinális hullám)  légnyomás- ingadozás keletkezik (léghang)  a fülben hangérzet jön létre. Léghang terjedése hullámhossz

41 Az ember által hallható hang léghang: a légnyomás ingadozásai a fülben hangérzetet keltenek A levegő molekulái nem vonzzák egymást, nem keletkezhet nyíróerő. Ezért tranzverzális hullám nem keletkezhet, csak longitudinális: a rezgés és a hullámterjedés iránya megegyezik.

42 Nyomásingadozás sebessége: - nagyon lassú: időjárás változása okozza - nagyon gyors - hallható: hang

43 Hangok összetétele egyszerű harmonikus rezgés (tiszta hang): több hullám eredője:

44 Tiszta zenei hang: a rezgő részecskék egyensúlyi helyzetből való kitérése az idő függvényében szinuszosan változik. Természetben előforduló hangok: több szinuszhullám eredőjeként írhatók le.

45 A hangok felosztása 1. Forma szerint (fizikai hullám alakja) 2. Időbeli lefolyás szerint 3. Időtartam szerint

46 1. Forma szerint (fizikai hullám alakja)  tiszta hang (szinuszos hullám)  zenei hang (periodikus)  zörej (statikus jellegű)  összetett (kevert)

47 2. Időbeli lefolyás szerint  állandó jellegű (hosszabb ideig azonos)  változó jellegű (átmeneti)  szakaszos (kis szünetek)  egyszeri (hosszú szünet)

48 3. Időtartam szerint  impulzus (t < 0,1s)  rövid (0,1 s < t < 1 s)  tartós (1 s 1 min)

49 Hangok általános osztályozása természetes hangok biológiai természet hangjai mesterséges hangok hangszerek technikai hangok elektroakusztikai hangok

50 Mitől „zaj” a hang? természetes hangok:

51 emberi hang

52 mesterséges hangok:

53

54 Kellemes hangok Zajok Zaj: különböző magasságú és erősségű hangok keveréke, amit az ember kellemetlennek, zavarónak érez (szubjektív fogalom). madár hegedű gyár közle- kedés

55 Zenei hangok Mennyivel érezzük magasabbnak egyik hangot a másiknál? pl. 100 Hz440 Hz150 Hz500 Hz

56 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

57 440 Hz: 880 Hz: Hz: A hangok egymáshoz viszonyított magasságát a frekvenciák aránya határozza meg. Oktáv: a két hang frekvenciájának aránya 2-szeres

58 Mi a zenei hangköz? 1 oktáv = 12 félhang ( f 2 = f 1 · 2 ) Ha f 1 ’ fél hanggal magasabb f 1 -nél, akkor f 1 ’ = f 1 · x Ha f 1 ’’ két félhanggal magasabb f 1 -nél, akkor f 1’ ’ = f 1 · x · x Ha f 2 12 félhanggal (egy oktávval) magasabb f 1 -nél, akkor f 2 = f 1 · x 12 = 2 f 1 Ebből: x = 12 2

59 Példa: e – f : 1 félhang távolság (kis szekund) e – h: 7 félhang távolság (kvint): 660 Hz699 Hz 660 Hz989 Hz

60 Nem szinuszos hangok négyszöghullám: (pl. gitártorzító) háromszöghullám: 300 Hz

61 A hang időtartama hanglökés (t < 10 ms) rövididejű hang (10 ms  t  1 s) tartós hang (t > 1 s) A hang időbeli lefolyása állandó hang: jellege (frekvenciája, erőssége) nem változik változó hang: jellege időben változik időszakos hang: nem folytonos (pl. közlekedési)

62 Környezeti zaj 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 – szubjektív, hogy zajnak minősül-e)

63 Az előzőekben objektív, mérhető fogalmakkal ismerkedtünk. A hangot azonban az ember szubjektíven érzékeli hol hangosnak, hol magasnak stb. Tulajdonképpen hangnyomás ingadozásokat érzékelünk. Hogy mekkorák ezek az ingadozások, az a hangforrás energiaközlésétől függ. Ehhez kapcsolódó fogalmakról lesz szó.

64 Hangintenzitás Hangintenzitás: A terjedés irányára merőleges egységnyi Felületen egységnyi idő alatt átáramló energia jele: I mértékegysége: W / m 2  a hangteljesítmény és az intenzitás közötti összefüggés: W = I · F ahol F az a teljes felület, amelyen a hangenergia átáramlik. A hangforrástól távolodva a hangintenzitás csökken.

65 Előző ábra: a hangintenzitás csökken, mivel az egységnyi nagyságú felületen minél távolabb van, annál kevesebb hangteljesítmény áramlik át.

66 Hangnyomás: A hullámszerűen terjedő sűrűsödések és ritkulások következtében a levegőben nyomásingadozások keletkeznek. A légköri nyomás nyugalmi értékétől való eltérés a hangnyomás. jele: p mértékegysége: Pa p = p ' – p 0 [Pa], [N/m 2 ] Hangnyomás

67 Hangteljesítmény mechanikai hullám: a terjedés irányában a rezgési energia terjed tova a hangforrás (rezgő közeg) energiát bocsát ki Hangteljesítmény: A hangforrást körülvevő zárt felületen egységnyi idő alatt átáramló energia. jele: P mértékegysége: Watt

68 P =  I dFP sík = I · FP gömb = I·4r 2 π F = felület [m 2 ]I = intenzitás [W/m 2 ] Tehát a felületegységre eső teljesítménynek, vagyis intenzitásnak a teljes felületre vett integrálja. Intenzitás mértékét a fülünk dönti el, hogy hogyan érzékeli: hallja- e- hallásküszöb elviseli- e - fájdalomküszöb HallásküszöbFájdalomküszöb I 0 = W/m 2 I max = 10 W/m nagyon széles tartomány, ezzel dolgozni, számolni nehéz, ezért kellett a szintek fogalmát bevezetni

69 a mindennapi életben előforduló –hallható hangot kibocsátó– zajforrások teljesítménye 15 nagyságrend széles tartományban mozog az emberi fülben keletkező hangerő-érzet inkább a hangteljesítmény nagyságrendjével van összefüggésben a hang erősségének jellemzésére a szintértékeket használjuk

70 Szintérték: Meghatározott alaphoz való viszonyítás logaritmikus rendszerben, azaz két azonos mértékegységű, teljesítményarányos jellemző hányadosának 10-es alapú logaritmusa jele: L Jele: L i Mértékegysége: (bel),decibel dB i = a jellemző jelölése pl.: L P, L I

71 Hangintenzitásszint: 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 így: L I = 10 lg (I/I 0 ) dBI = p 2 / (  0  c) Pontszerű hangforrás közelében, síkhullám esetén, valamint kiterjedtebb hangforrás távolterében: I = p 2 / (   c) ahol:  : sűrűség c : a hang sebessége p : hangnyomás

72 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 Mekkora a hallásküszöbhöz I 0 = W/m 2 – hez tartozó hangnyomás? (p 0 )

73 I 0 = p 2 / (  0  c) (Nm/sm 2 ) = p 0 2 (N/m 2 ) 2 /408 (Ns/m 3 ) (Nm/sm 2 ) · 408 (Ns/m 3 ) = p 0 2 (N/m 2 ) 2 20,19 · = p 0 (N/m 2 ) 2· = p 0 (N/m 2 ) I=W/m 2 W = Joule/s J = Nm N = kg · m/s 2

74 (mivel szint képzésénél teljesítményarányos mennyiségek hányadosát kell alapul venni, és I  p 2 ) L p = 10 · lg (p/p 0 ) 2 Pl.: P 1 = Watt P 2 = 10 6 Watt L p = lg (P 1 / P 2 ) = lg P 1 – lg P 2 lg (10 12 /10 6 ) = lg – lg 10 6 L P = 6 A szintkülönbség 6 bel Hangnyomásszint

75 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 így az előző példa: 10 lg (p 1 / p 2 ) = 10 lg p lg p 2 vagyis L P = 10 lg (p 1 / p 2 ) L P = 10 (10 – 6) L P = 60 db

76 Fontos megjegyzések  A decibel skála mindaddig relatív, amíg nincs egy alapérték rögzítve hozzá, amihez mindegyik értéket viszonyítani tudom.  Mindenfajta teljesítmény vagy teljesítménnyel arányos fizikai mennyiség kifejezhető decibelben, a hangintenzitás is.  A teljesítménnyel hatványkitevős viszonyban álló mennyiségek (hangnyomás) számadata ugyan így megadható decibelben..

77 Összefüggés a hangteljesítmény, hangintenzitás és hangnyomás decibelben kifejezett értékei között. 10 lg (P 1 / P 2 ) = 10 lg (I 1 / I 2 ) = 20 lg (p 1 / p 2 ) 40 db teljesítményben 4 nagyságrend, a hangnyomásban 2 nagyságrend Viszonyított értékből úgy lesz abszolút szint, hogy állandóra vesszük a viszonyítási alapot. A hallásküszöb értékhez viszonyítunk

78 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

79 Hangteljesítményszint (L P ) L w = 10 · lg P/P 0 aholP: a hangforrás teljesítménye P 0: viszonyítási alap: 10 –12 Watt A hangteljesítményszint a hangforrásra jellemző mennyiség, a kibocsátott teljesítményt méri  emissziós jellemző (Pl. egy ipari berendezés hangteljesítmény-szintje 70 dB) L P = 70 dB

80 Watt nemzetközileg rögzített érték, ha ehhez viszonyítunk  abszolút L P szint relatív szintek is számíthatók: két hangforrás teljesítményét egymáshoz viszonyítjuk


Letölteni ppt "Koren Edit Zajvédelem 1. BEVEZETÉS A zaj- és rezgésvédelem a környezetvédelemnek a legkevésbé hangsúlyozott része Pedig egyre súlyosabb probléma: a legelső."

Hasonló előadás


Google Hirdetések