Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Győrfi András demonstrátor SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Győrfi András demonstrátor SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki tanszék."— Előadás másolata:

1

2 Győrfi András demonstrátor SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki tanszék

3  Szoba: D 512  /Telefonszám: 70/   Weblap:  Konzultációs időpont:  hétfő:

4  Félévközi beszámoló  2 db zh (7. és 12. héten): 25 pont/zh  Minimum követelmény 40 %  Pót zh: 14. héten (mindkét alkalomból)  zajmérés + jegyzőkönyv:10 pont  mindkettő kötelező, aláírás feltétele  Megajánlott jegy kapható  Zh-ból 50 %-ot elérte  Vizsga (írásbeli)  Féléves anyagból rövid és hosszú gyakorlati kérdések (50 pont)

5  Értékelés:

6  Zaj és rezgésvédelem Hefop jegyzet a honlapomon találjátok  Walz Géza: Zaj- és rezgésvédelem, Complex Kiadó, Bp  Dr. Kurutz Imre: Műszaki akusztika, Műegyetemi Kiadó, Bp  Dr. Kováts Attila: Zaj- és rezgésvédelem, Veszprémi Kiadó, Veszprém, 1995.

7  Bevezetés  Hang  Hullám  Fizikai alapfogalmak  Szintértékek  Példák

8 „A zajjal száz esztendő múlva több gondunk lesz, mint a fertőző betegségekkel…” Robert Koch (német bakteriológus)

9  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.

10  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.

11  A közlekedés fejlődése miatt már nem csak a városokban probléma, hanem az agglomerációs övezetekben is.  Újabb zajforrások jelennek meg (légkondi, ventillátor, liftek, számítógép stb.)

12  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

13 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

14  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

15  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.

16  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.

17  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.

18  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! közeghogyan neve gáznyomásingadozássalléghang folyadéknyomásingadozással folyadékhang szilárdrugalmas alakváltozástesthang

19 Transzverzális hullám: a rezgőmozgás iránya merőleges a terjedés irányára (testhangok )

20 Longitudinális hullám: a rezgés és a hullám- terjedés iránya meg- egyezik (test-, folyadék- és léghangok ) sűrűsödések - ritkulások

21 egyszerű harmonikus rezgés (tiszta hang): a rezgő részecskék egyensúlyi helyzetből való kitérése az idő függvényében szinuszosan változik több hullám eredője:

22  periódusidő (T)  frekvenciája (f )  hullámhossz ( )  amplitúdó (A)  terjedési sebesség (c) Jellemzők közötti összefüggés: = c/f,c = f

23  Az a legrövidebb idő, amely alatt a rezgés periodikusan ismétlődik  Jele: T  Mértékegysége: s (idő)

24  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.

25  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.

26 infrahanghallható hangultrahang f < 20 Hz20 – Hzf > Hz 70 Hz5000 Hz Hz 440 Hz Hz Hz

27

28  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) más- más 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)

29  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

30  az a távolság,amit a hullám egy periódus alatt megtesz, szinusos hullámok esetén a két egymást követő csúcs közötti távolság  Jele: λ  Mértékegysége: [m]

31  Példa

32  Az egyensúlyi vagy a nyugalmi helyzettől számított legnagyobb kitérés.  hangerősség  Mindig pozitív szám.  Jele: A

33

34  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

35  A levegő hőmérséklete befolyásolja a terjedési sebességet.  Melegben a gázmolekuláknak nagyobb mozgási (kinetikus) energiája van  Közelebb kerülve egymáshoz, gyorsabban adják át az energiát

36  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.

37  Minden 1°C emelkedés esetén 0,6 m/s sebességnövekedés várható. Száraz időben, tengerszint nyomáson, 0°C-on c= 331m/s  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

38 Példa: 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

39  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 = – m  A terjedés sebessége a közeg tulajdonságaitól függ, nem a hang tulajdonságaitól.  A hangterjedés sebessége egy adott közegben állandó T esetén állandó.

40

41  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

42  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:  A magas hangok nem terjednek olyan messzire, mint a mély hangok.

43 Csillapított rezgés Szinuszos hang Lecsengő zenei hang Állandósult zenei hang Öngerjesztett rezgés Keverékhang Zörej

44  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.

45  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.

46  négyszöghullám: (pl. gitártorzító)  háromszöghullám: 300 Hz

47  Frekvencia szerint  Infrahang f > 20 Hz  Hallható hang 20 Hz < f < 16 kHz  Ultrahang f < 16 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

48  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)

49  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.

50 természetes hangok:

51  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.

52 mesterséges hangok:

53 Mennyivel érezzük magasabbnak egyik hangot a másiknál? pl. 100 Hz 440 Hz150 Hz500 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

54 mesterséges hangok:

55 emberi hang:

56

57 madár gyár hegedű közlekedés Kellemes hangokZajok

58  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).

59 A hangnyomás a hangrezgések által a közegben keltett nyomás. A légköri nyomás nyugalmi értékétől való eltérés a hangnyomás. jele: p p = p ' – p 0 [Pa], [N/m 2 ]

60 Adott felületen egységnyi idő alatt merőlegesen átáramló hangenergia. jele: W, P mértékegysége: Watt

61  3  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.

62 P =  I dFP sík = I · FP 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 HallásküszöbFájdalomküszöb I 0 = W/m 2 I max = 10 W/m 2 HANGINTENZITÁS

63 I = p 2 / (   c) ahol:  : sűrűség c : a hang sebessége p : hangnyomás

64 Mekkora a hallásküszöbhöz I 0 = W/m 2 – hez tartozó hangnyomás? (p 0 ) Levegő esetén:  0 = 1,2 kg/m 3 c = 340 m/s

65 emisszió immisszió

66  Hallásküszöb I 0 = 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

67  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 SZINTÉRTÉK

68 (mivel szint képzésénél teljesítményarányos mennyiségek hányadosát kell alapul venni, és I  p 2 ) L p = lg (p/p 0 ) 2 Bel HANGNYOMÁSSZINT (L p ) 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

69 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 L I = 10 lg (I/I 0 ) dB

70 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

71 HANGTELJESÍTMÉNYSZINT (L W ) L w = 10 · lg W/W 0 (dB) aholW: 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. L w =70dB

72  1.Mekkora teljesítményszintnek felel meg 3 μ W?

73  3 μ W = 3 × W  W 0 = W  L W = 10 lg W/W 0 = 64,8 dB = 65 dB

74  Határozzuk meg P=1,35 mW hangteljesítményű zajforrás abszolút és P 0 =1 nW-ra vonatkoztatott relatív teljesítményszintjét  Egy hangszóró 1,5 W teljesítménnyel sugározza a hangot a tér minden irányában. Mekkora a hangintenzitása és a hangintenzitásszintje tőle 5 m távolságban.


Letölteni ppt "Győrfi András demonstrátor SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések