В каком ухе у меня жужжит?
У шума есть цвет, частота и уровень давления. Знать об этих и других особенностях нужно, хотя бы для того, чтобы было проще избавиться от назойливых звуков в своем доме раз и навсегда.
Теги:цветы
Телевизор
Ножи
Акустика
Слышимый звук находится в диапазоне от 20 до 20000 Гц, и, хотя у него может быть крайне раздражающий характер («ножом по стеклу»), эти частоты для нас безопасны (по крайней мере, пока не выходят за границы дозволенной громкости).
Многие удивятся: на самом деле, децибел — это не единица измерения силы или громкости звука. В децибелах измеряют уровень звукового давления. Такого же давления, какое мы, например, оказываем своими ступнями на землю. Существует такое понятие как опорное звуковое давление, равное 20 мкПа. Это давление, которое оказывает на преграду звуковая волна частотой 1кГц в момент преодоления порога слышимости.
Известен эксперимент, проведенный шведскими социологами. «Подопытными» послужили жители небольшой коммуны, расположенной вблизи военного аэродрома, которые постоянно жаловались на сильный шум от взлетающих самолётов. В рамках опыта социологи подарили половине семей красивую и дорогую энциклопедию шведской авиации, а через некоторое время провели повторное анкетирование. Оказалось, что людям, которым подарили книгу, шум уже мешал в гораздо меньшей степени! Чистая психология: жители начали воспринимать самолёты как предмет интереса, а не как причину беспокойства.
Если вам мешает шум от топота соседей сверху — это ударный шум, а если, как это чаще всего бывает, разговоры, плач, лай или пение из соседней комнаты — воздушный.
В первом случае колебания возникают внутри конструкций (удары молотка, работа перфоратора) и волна от таких шумов поперечная, во втором шум распространяется по воздуху (речь, музыка) и волна у него продольная.
Современные материалы позволяют обеспечить полноценную звукоизоляцию, только при условии их правильного подбора и монтажа. Поэтому важно разобраться в природе шума, с которым предстоит бороться и мифах, которые с этой борьбой связаны.
Шум в 30 дБ (шепот или шелест листьев) для человека максимально комфортный. Спокойный разговор обычно происходит на уровне 60 дБ, звонок будильника достигает 90 дБ. При звуке взлетающего самолета или выстрела — 140 дБ — человек чувствует боль. Шум свыше 160 дБ может привести к разрыву барабанных перепонок и даже смерти.
Четкое деление позволяет создавать специализированные продукты, которые решают свои задачи максимально эффективно. Простой пример — плиты из каменной ваты ROCKWOOL Акустик УЛЬТРАТОНКИЙ, снижающие воздушный шум на величину до 57 дБ, при том, что их толщина – всего 27 мм (как мы уже выяснили, воздушный шум – это те же разговоры за стеной, звук соседского телевизора, музыка).
Наглядно продемонстрировать грамотный монтаж можно этим видеороликом.
Существует такое понятие как «цвет шума». Это условность — некоторые типовые виды шума для простоты называют различными цветами. Хорошо известен белый шум — он имеет абсолютно ровную спектральную плотность на всех частотах. Также существует розовый шум (его спектральная плотность затухает на 3 децибела на каждую октаву), коричневый шум (его энергия падает на 6 децибел на октаву), синий шум (рост на 3 дБ за октаву), фиолетовый шум (рост на 6 дБ за октаву), серый шум (сложение спектров коричневого и фиолетового) и другие. Возможно, вы также термин «зелёный шум», так называют естественный шум окружающей среды в лесу.
Децибелы | Звук | Колебания и волны
Разговаривая про звук, мы уже вскользь затрагивали такое понятие как громкость, под которым понимается субъективное восприятие силы звука. Как уже говорилось в одном из предыдущих параграфов, громкость зависит от сложного переплетения большого количества самых разных факторов, которые мы сейчас не будем рассматривать. Вместо этого давайте поговорим о децибелах.
Децибелы, вопреки распространенному мнению, не являются единицами измерения громкости звука. Они всего лишь показывают, во сколько раз некоторая величина (обычно эта величина берется из физики и связана с энергией) больше или меньше определенного опорного значения.
Найти число децибел можно по следующей формуле:
N_{дБ}=10\log_{10}\Big(\dfrac{P}{P_0}\Big)
Хоть децибелы и не являются единицами измерения громкости, с помощью них можно охарактеризовать силу или слабость одного звука перед другим. Для этого нам стоит обратиться к буквам P, находящимся в скобках.
Сейчас это просто абстрактные сравниваемые значения некоей физической величины, которую мы можем заменить конкретной величиной, характеризующей силу того или иного звука, – интенсивностью.
Представьте себе звуковые волны, создаваемые некоторым источником и проходящие через какую-то ограниченную плоскость пространства, например, через воображаемый квадрат площадью в 1 квадратный метр.
Интенсивностью волны (измеряется в ваттах на метр квадратный, обозначается большой буквой I) называют мощность, переносимую ею в направлении своего распространения:
I=\dfrac{P}{S}
При желании можно переписать это выражение, используя понятие энергии:
I=\dfrac{E}{St}
То количество джоулей, которое перенесет волна через единицу площади за единицу времени, и покажет нам ее интенсивность.
Но вернемся к децибелам. Как уже говорилось выше, они всего лишь выражают отношение двух значений некоторой физической величины. И повторюсь – при работе с громкостью мы можем заменить значения этой самой абстрактной величины двумя любыми интенсивностями звука:
N_{дБ}=10\log_{10}\Big(\dfrac{I}{I_0}\Big)
Под I здесь понимается интенсивность отдельно взятого звука, а под I_0 – как раз таки некоторое опорное значение, относительно которого будет считаться число децибел.
{7})
N_{дБ}=10×7
N_{дБ}=70\,дБ
Барабанные перепонки разрываются примерно при 160 дБ, поэтому вам следует продолжать дожимать противника, пока он или она не примет вашу точку зрения.
Все, что вам нужно знать
Человеческое ухо очень чувствительно, поэтому некоторые звуки могут показаться вам особенно неприятными или болезненными. Общеизвестно, что громкий взрыв (например, фейерверк) может вызвать потерю слуха. Однако вы не всегда можете осознавать, насколько громкими могут быть некоторые повседневные звуки, например шум ресторана или игра в мяч.
В этой статье мы объясним все, что вам нужно знать о диаграмме децибел, в том числе, что это такое и как вы можете использовать ее, чтобы быть в курсе безопасных уровней шума в вашей среде. Мы также предлагаем советы по защите вашего слуха от громкого шума.
Как измеряется звук?
Для измерения интенсивности (уровня шума) звука используется единица измерения, называемая децибелом (дБ). Проще говоря, чем громче звук, тем выше число децибел.
Что такое таблица децибел?
Диаграмма в децибелах показывает уровни интенсивности обычных звуков окружающей среды, которые варьируются от 0 дБ до 140 дБ (порог боли). Некоторые точки отсчета на диаграмме децибел включают следующее:
- 0 дБ — самый тихий звук, который может услышать человек с нормальным слухом
- 10 дБ — Нормальное дыхание
- 20 дБ — Шелест листьев, тиканье часов
- 30 дБ — Шепот
- 40 дБ — Гул холодильника, тихий офис
- 50 дБ — Умеренный дождь 9 0017 60 дБ — Обычный разговор , посудомоечные машины
- 70 дБ — Пылесосы, дорожное движение
- 80 дБ — Сирена полицейской машины, шумный ресторан
- 90 дБ — Фены, блендеры, электроинструменты
- 100 дБ — Мотоциклы, сушилки для рук
- 1 10 дБ — Ночные клубы, спортивные мероприятия
- 120 дБ — Гром, концерты, взлет реактивного самолета
- 130 дБ — Отбойные молотки, машины скорой помощи
- 140 дБ — Фейерверки, выстрелы
Может ли громкий шум вызывать потерю слуха?
Воздействие сильного шума может повредить тонкие слуховые волосковые клетки в ухе, вызывая шумовую потерю слуха (NIHL).
Однократное воздействие очень громкого шума, такого как взрыв фейерверка рядом с вашим ухом, может вызвать NIHL. Однако чаще потеря слуха развивается со временем из-за многократного воздействия громкого шума.
Поскольку потеря слуха, вызванная шумом, часто происходит постепенно, пострадавшие могут не осознавать этого до тех пор, пока ущерб уже не будет нанесен. Некоторые симптомы NIHL включают трудности с пониманием речи и необходимость увеличивать громкость телевизора.
Уровни звука, взвешенные по шкале А
При сравнении уровней звука различных шумов и их потенциального повреждения слуха вместо дБ часто используется децибелы, взвешенные по шкале А (дБА).
Основное отличие состоит в том, что при измерении дБА учитывается чувствительность человеческого уха к различным частотам звука. Он придает большее значение частотам в середине человеческого слуха и меньшее значение для низких и очень высоких частот.
Что такое безопасный уровень децибел?
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендуют поддерживать шум окружающей среды ниже 70 дБА в течение 24 часов, чтобы предотвратить NIHL.
Любой звук силой 85 дБА или выше может со временем повредить слух. Громкий шум выше 120 дБА особенно опасен и может причинить немедленный вред вашим ушам.
Общее практическое правило: если вы разговариваете с кем-то на расстоянии вытянутой руки и вам нужно повысить голос, чтобы вас услышали, уровень шума в окружающей среде, вероятно, превышает 85 дБ и со временем может привести к повреждению вашего слуха. .
Безопасное время воздействия различных уровней шума
Чтобы свести к минимуму NIHL на рабочем месте, Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) рекомендует, чтобы уровень шума на рабочем месте не превышал 85 дБА в течение 8 часов. Обязательно надевайте средства защиты органов слуха при работе с уровнем шума 85 дБА и выше.
При каждом увеличении на 3 дБА интенсивность звука удваивается. Следовательно, на каждые 3 дБА рекомендуемое время воздействия уменьшается вдвое. NIOSH дает следующие рекомендации относительно того, как долго безопасно находиться в условиях различных уровней непрерывного шума без средств защиты органов слуха:
| Уровень шума дБА | Максимальное время воздействия |
|---|---|
85 дБА | 8 часов 9 0003 |
88 дБА | 4 часа |
91 дБА | 2 часа |
94 дБА | 1 час |
| 9 0002 97 дБА | 30 минут |
100 дБА | 15 минут |
103 дБА 90 101 | 7,5 минут |
106 дБА | 3,7 минуты |
109 дБА | 1,85 минуты |
112-118 дБА | Менее 1 минуты | 9 0096
121–124 дБА | Менее 10 секунд |
127 дБА | 1 секунда |
130–140 дБА | Менее 1 секунды |
140+ дБА | ВРЕМЯ БЕЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ (порог боли) |
Сравнение таблицы децибел с рекомендациями NIOSH может помочь нам определить, можем ли мы повредить наш слух из-за воздействия шумной окружающей среды.
Например, таблица децибел говорит нам, что на концерте обычно 120 дБ, и NIOSH рекомендует менее 10 секунд воздействия этого уровня звука. Это явный признак того, что мы должны принимать меры для защиты нашего слуха, проводя время в условиях такого уровня шума.
Как защитить свой слух от опасного уровня шума
Громкие звуки повсюду и часто идут рука об руку с общением или развлекательными мероприятиями, такими как концерты и спортивные мероприятия. Тем не менее, ущерб, нанесенный вашим ушам в результате воздействия таких уровней чрезмерного шума, может быть необратимым.
Хорошие новости? Потеря слуха, вызванная шумом (NIHL), полностью предотвратима. Есть несколько способов защитить ваши уши от повреждения из-за громкого шума. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует предпринять следующие шаги для защиты слуха:
Уменьшите громкость
Для звуков, которыми вы можете управлять, например, при просмотре телевизора или использовании наушников, помните об уровнях громкости.
Если звук кажется слишком громким, возможно, так оно и есть: сделайте потише!
Уходи подальше от громких звуков
Если вы не можете контролировать громкость звука, вместо этого вы можете отойти от источника звука. Например, на концертах можно дистанцироваться от динамиков.
Ограничьте время пребывания в шумной обстановке
Если вам приходится длительное время находиться в шумной среде, обязательно делайте перерывы от шума, чтобы сократить время воздействия.
Носите средства защиты органов слуха
Если вы работаете в шумной среде, например на фабрике или строительной площадке, вам следует использовать эффективные средства защиты органов слуха. Наиболее распространенными типами защиты являются затычки для ушей, наушники-вкладыши или наушники с шумоподавлением.
Вы также можете носить наушники на концертах и спортивных мероприятиях. Беруши для музыкантов специально разработаны для снижения уровня громкости при сохранении качества и чистоты звука, поэтому вы не пропустите ни одного выступления.
Регулярно проходите проверку слуха
Регулярная проверка слуха означает, что вы можете отслеживать уровень своего слуха, чтобы своевременно выявлять и лечить любые проблемы.
Беспокоитесь о своем слухе? Наша бесплатная онлайн-проверка слуха занимает всего 5 минут, и вы получаете мгновенные результаты! После того, как вы закончите, штатные лицензированные специалисты по слуховым аппаратам MDHearing смогут обсудить ваши результаты и предложить вам лучшие варианты для ваших нужд.
Начните с нашего быстрого и простого онлайн-теста слуха прямо сейчас.
ПРОЙДИТЕ ОНЛАЙН-ПРОВЕРКУ СЛУХА
Шкалы в децибелах: уровень звукового давления и уровень интенсивности звука
Амплитуда давления: количественное измерение звука масштаб относительно некоторого эталона. Шкалы децибел ни в коем случае не ограничиваются акустикой, существуют шкалы децибел, определенные для использования в электронике и оптике.
Даже в акустике
существует множество различных определений шкалы децибел в зависимости от
количество, используемое в качестве эталона. Таким образом, чтобы начать нашу дискуссию, я хочу охватить
вопрос о том, какие параметры измеряются при определении уровней звука. Наиболее физически понятная величина, используемая для определения размера звука.
сигнал – это амплитуда давления. Амплитуда давления является мерой размера
изменение атмосферного давления, вызванное звуковой волной. В чистой тишине постоянно
давление — атмосферное давление. Атмосферное давление измеряется в ньютонах/метр2
и составляет примерно 105 Н/м2. Атмосферное давление изменяется незначительно в течение
течение часов или дней — вот что они подразумевают под центрами высокого и низкого давления.
на карте погоды — однако мы можем считать его практически постоянным на
шкала времени звуковых волн.
Звуковая волна создает изменение обычно постоянного давления воздуха, которое колеблется
выше и ниже нормального атмосферного уровня 105 Н/м2. Средний размер
отклонение давления от постоянного фонового уровня называется амплитудой давления.
звуковой волны. Я скрываю некоторую сложность в слове «средний»; давление
идет выше (положительно) и ниже (отрицательно) постоянного атмосферного фона, поэтому
прямое среднее давало бы ноль. Реальное среднее значение является среднеквадратичным
средний, с которым вы могли бы быть знакомы, если вы занимались электроникой. Для
чистый тон — чистая синусоида — процесс усреднения приводит к амплитуде давления, которая
уменьшается от максимальной амплитуды в 0,707 раза (эквивалентно делению
на квадратный корень из 2). Соотношение между амплитудой синусоиды (измеренной
от уровня фона до одного экстремума) к амплитуде давления (среднее давление
экскурсию с заднего плана) показано на рисунке ниже.
Достаточно просто понять, как калиброванное измерение амплитуды давления можно сделать с помощью микрофона для преобразования колебаний давления в электрические сигнал. Применяя известные изменения давления к микрофону, электрический сигнал могут быть откалиброваны для непосредственного измерения изменений давления воздуха. С подходящей обработкой это изменение давления может быть преобразовано в амплитуду давления. Эта функция осуществляется с помощью измерителей уровня звукового давления (SPL).
Наша следующая задача — ответить на вопрос: насколько велика амплитуда давления для
типичные звуки? Чтобы ответить, мы начнем с рассмотрения амплитуды давления для самого слабого
звук, который слышен обычному человеку. Это значение называется порогом слышимости (по понятным причинам). Амплитуда давления для порога слышимости составляет 2 x
10 -5 Н/м 2 .
Поучительно сравнить значение порога слышимости с фоновым воздухом
давление. Помните, что амплитуда давления – это средний размер изменения давления.
на постоянном атмосферном фоне. По соотношению порога слышимости
амплитуды давления к атмосферному давлению мы видим, что самые слабые слышимые звуковые волны
только создать изменение фонового давления 0,00000003%. Довольно маленький. Сейчас
как насчет очень громких звуков. Болевой порог примерно соответствует давлению
амплитуда 30 Н/м 
Это значение переводится в
колебания давления на 0,03% относительно атмосферного фонового значения. Даже громкие звуки
не меняйте фоновое давление воздуха даже на 1%!
Уровень звукового давления: Шкала децибел, определяемая в терминах амплитуды давления
Теперь, когда мы понимаем амплитуду давления как одну из мер силы звукового сигнала давайте посмотрим на шкалу децибел, определенную для этой величины. Шкала децибел для давления амплитуда называется Уровень звукового давления, обычно обозначается аббревиатурой SPL, и обозначается в нашем тексте и в этом курсе символом L p . Значение SPL в децибелах для звука с амплитудой давления P определяется соотношением
L P = 20log(P/P 0 )
Обратите внимание, что в уравнении есть одна величина, которую я еще не определил, а именно
Р 0 .
Помните, я сказал в начале этой страницы, что децибелы являются относительными
шкала измерения — в этом случае измеряемая амплитуда звукового давления P определяется
относительно значения P 0 . P 0 является согласованным значением 2 x 10 -5 Н/м 2 . Вы можете распознать это значение как амплитуду давления для порога слышимости.
на 1000 Гц упоминалось парой абзацев выше. Этот выбор опорных значений
конечно намеренно.
Давайте рассмотрим два примера того, как перейти от амплитуды давления к децибелам SPL. показания и от значения в децибелах обратно к амплитуде давления стр.
Пример 1
Найдите показание в децибелах, соответствующее амплитуде давления P = 0,2 Н/м 2 .
Используя приведенное выше определение для L p , мы начинаем с члена в скобках в правой части уравнения путем деления
П по П 0 .
П/П 0 = 0,2/2x 10 -5 = 10000
Далее берем лог этого значения
log(10000) = 4
и умножьте на 20, чтобы получить L p
L p =20 x 4 = 80 дБ.
Обратите внимание, что после окончательного ответа мы пишем dB вместо децибел. Децибелы не на самом деле единица измерения, потому что значение децибела зависит от согласованного эталона. Обратите внимание, что на первом шаге расчета мы делим одно значение амплитуды давления на другим устранением всех юнитов!
Пример 2
Найдите амплитуду давления, соответствующую показанию в децибелах 35 дБ.
В этом случае мы знаем левую часть уравнения и, как всегда, знаем значение P 0 = 2 x 10 -5 , поэтому мы можем написать уравнение
35 дБ = 20 log (P / 2×10 -5 )
Чтобы получить P, мы сначала разделим обе части на 20, чтобы получить 9000 3
1,75 = log(P / 2×10 -5 )
Теперь шаг, который часто ставит в тупик людей, чья алгебра заржавела, — мы хотим удалить
журнал с левой стороны.
Из нашего обзора логарифмов мы увидели, что журнал
число — это показатель степени, до которого нужно возвести 10, чтобы получить это число. Таким образом,
10 в степени 1,75 равно P/2×10 -5 ! Продумайте этот шаг, чтобы убедиться, что он понятен. В результате
10 1,75 = (P / 2×10 -5 )
На последнем шаге мы бежим к нашим калькуляторам, подставляем 1,75, нажимаем кнопку 10 x , а затем умножаем на 2×10. -5 чтобы получить окончательный ответ 1.12×10 -3 Н/м 2 . Обратите внимание, что в нашем ответе единицы давления Н/м 2 .
Самопроверка #1
Попробуйте ответить на следующие вопросы, чтобы проверить свою способность работать с уравнением SPL в децибелах. Эти вопросы также иллюстрируют некоторые важные свойства шкал децибел. уверен, что вы работаете и понимаете проблемы.
- Найдите амплитуду давления, которая соответствует порогу чтения боли в децибелах
120 дБ.
- Рассчитайте показания в децибелах для амплитуды давления P = 7 x 10 -3 Н/м 2 .
- Рассчитайте показание в децибелах для звука на пороге слышимости, т.е. P = 2 х 10 -5 Н/м 2 .
- Рассчитайте значение в децибелах для звука с P = 1,5 x 10 -5 Н/м 2 . Эта амплитуда звукового давления ниже порога слышимости.
- Рассчитайте амплитуды давления для показаний SPL 26 дБ и 20 дБ. Как связаны две амплитуды давления?
- Рассчитайте амплитуды давления для показаний SPL 56 дБ и 50 дБ. Опять как связаны две амплитуды давления? Заметили закономерность?
Интенсивность и ее связь с амплитудой давления
Хотя амплитуда давления является одним из показателей присутствия звуковой волны, она не является
единственный и не всегда самый удобный параметр для использования.
Второй важный
Величина, характеризующая звуковые волны, называется Интенсивность . Интенсивность — это мера звуковой энергии , которая каждую секунду проходит через заданную область. Теперь энергия в секунду измеряется в
Ватт (60-ваттная лампочка выдает 60 Дж энергии каждую секунду), таким образом, интенсивность
имеет единицы Ватт/м 2 . На уроке мы уже должны были говорить (или скоро расскажем) о том, что
волны переносят энергию и как из точечного источника энергия распространяется по все более
большую площадь по мере распространения волны. Из этого обсуждения мы пришли к выводу, что в
предел свободного поля, интенсивность волны падает обратно пропорционально квадрату расстояния
из источника.
Здесь я хочу подчеркнуть, что интенсивность связана с давлением
амплитуда. В частности, энергия волны пропорциональна квадрату
амплитуда давления.
Другими словами, если я удвою амплитуду волны, я увеличу ее вчетверо.
энергия, переносимая этой волной. Вы увидите, как это отношение становится важным
в предстоящем сравнении шкалы децибел, определенной интенсивностью, со шкалой SPL
мы уже рассмотрели.
Уровень интенсивности звука
Шкала в децибелах, определяемая интенсивностью звуковой волны, определяется соотношением и I 0 является эталонным значением. Форма уравнения похожа на форму уравнения для SPL, которое
мы определили выше, за исключением того, что множитель перед журналом равен 10 вместо 20.
Эталонное значение I 0 является порогом слышимости интенсивностью на частоте 1000 Гц и составляет 10 -12 Вт/м 2 . Шкала интенсивности в децибелах называется уровнем интенсивности звука, сокращенно SIL.
и, как и в нашем тексте, соответствующий символ L I .
Поскольку обе шкалы SPL и SIL привязаны к порогу слышимости показание в децибелах для двух шкал обычно можно считать одинаковым в большинстве случаев. простые ситуации. На практике есть некоторые тонкости, поскольку амплитуда давления в точке является результатом волн, приходящих со всех сторон, тогда как интенсивность подразумевает, что мы должны определить поверхность и направление, через которые энергия течет. Мы не будем касаться этих моментов, но хорошо знать, что они существуют.
Мы можем понять происхождение коэффициента 2 разницы в множителях для определения SPL и SIL с использованием квадратного отношения между амплитудой давления и интенсивность и наши правила для логарифмов. Давайте начнем с определения SPL, но давайте напишем 20 = 10 x 2.
L P = 10x2log(P / P 0 ) = 10log(P / P 0 ) 2 = 10log(l / l 0 )
В на втором этапе мы взяли 2 внутри логарифма и использовали его для повышения давления
отношение амплитуды к степени 2.
Посмотрите на правило логарифма номер 2. Наконец, поскольку
интенсивность связана с квадратом амплитуды давления, мы заменяем давление
квадрат отношения амплитуд с отношением интенсивностей.
В следующем уроке мы увидим, почему иногда легче работать с интенсивностью, а не чем амплитуда давления; однако математика манипулирования двумя уравнениями очень похоже из-за параллельных форм уравнений. Проверьте себя с эти быстрые вопросы самопроверки.
Самопроверка #2
- Какова интенсивность звука 90 дБ?
- Какова интенсивность звука -3 дБ?
- Какова интенсивность звука 0 дБ?
- Каков SIL звука интенсивностью 5 x 10 -6 Вт/м 2 ?
- Каков SIL звука с мощностью 0,5 Вт/м 2 ?
Ответы
Ответы на тест №1
- 20 Н/м 2 .
