Hluk je nechtěný zvuk
Hluk je zápach pro uši. Ambrose Bierce 2
Zvuk = mechanické vlnění λ … vlnová délka, v … rychlost postupného vlnění, (v = 340 m/s) λ = vT = v T … perioda f f … frekvence kmitání. Vlnová délka je vzdálenost dvou nejbližších bodů, které kmitají se stejnou fází. zvuk se šíří postupným vlněním podélným = částice pružného prostředí kmitají ve směru, kterým vlnění postupuje. Vzniká v tělesech všech skupenství, tedy i v kapalinách a plynech, která jsou pružná při změně objemu (tzn. při stlačování a rozpínání). Zvuk = každé mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat v lidském uchu sluchový vjem. Rychlost zvuku závisí na teplotě, při 0°C je rychlost zvuku 331,8 m/s, při 30°C pak 349,6 m/s, převedeme-li tuto změnu rychlosti na změnu výšky tónu ladění, přeladí se nástroj samovolně téměř o jeden půltón!
3
Akustický výkon a akustický tlak Q L p = LW + 10 ⋅ log 2 4πr Akustický tlak ve vzdálenosti r od zdroje zvuku (šíření zvuku ve volném prostoru)
Lp
r LW 4
Podmínky pracovního prostředí
• faktory fyzikální • prašnost, teplota, vlhkost, vytápění, větrání, hluk, vibrace, pole (el., mag., elmag.), osvětlení, záření (UV, IR, lasery, ioniz.)
• faktory chemické •…
• faktory biologické • infekční agens přenášená mezi lidmi, antropozoonózy (infekční onemocnění zejm. zvířat, ale s možným přenosem na člověka), nemoci z prachu rostlin , tropické nemoci
5
Hluk v ŽP člověka V Evropské unii se obtěžování hlukem a s tím spojené snížení kvality života týká asi 25 % populace (5 až 15 % populace trpí poruchami spánku), 100 milionů obyvatel je zasaženo nadlimitním hlukem (tj. nad 65 dB), pokud jde o škody způsobené hlukem, odhadují se ročně na 13 až 28 miliard EURO. V ČR se hluk z dopravy ve městech dlouhodobě sleduje zejména v Praze a některých větších městech, odhaduje se např. že v roce 2002 bylo v hlavním městě nadlimitním hlukem zasaženo 7,6 % obyvatel, tedy přes 50 tisíc Pražanů.
6
Hluk z dopravy
7
Zdravotní účinky hluku • sluchové účinky • opakované působení hluku → dočasný posun sluchového prahu → trvalý posun sluchového prahu (profesionální nedoslýchavost = „porucha sluchu způsobená hlukem“); • jednorázové krátkodobé působení → akutní akustické trauma
– dg: audiometrie • stanovení ztrát sluchu dle Fowlera v % - nemoc z povolání při ztrátě 40%
• systémové účinky • vliv na CNS – vegetativní, hormonální, biochemické reakce, poruchy spánku • vliv na motoriku – změny zrakového pole, poruchy koordinace pohybu • funkční poruchy emocionální rovnováhy • vliv na TF a TK (puls a tlak) – riziko KV chorob 8
Co je to hluk Základním deskriptorem pro popis hluku v pracovním prostředí je hladina akustického tlaku Lp [dB], vztažená k referenčnímu akustickému tlaku 20 μPa, který odpovídá prahu slyšení na kmitočtu 1000 Hz. Vyjádření úrovně hluku v decibelech • vystihuje fyziologii slyšení • umožňuje přehlednější třídění hlukových údajů, neboť dynamický rozsah od prahu slyšení 20 μPa do prahu bolesti 200 Pa, tj. 7 řádů, je pokryt rozsahem 140 dB. Hladina akustického tlaku je energetická veličina a že lineární přírůstky hladin odpovídají kvadratickému nárůstu akustického tlaku.
9
Co je to hluk Za hluk označujeme jakýkoliv škodlivý, rušivý nebo pro člověka nepříjemný zvuk. Infrazvuk
do 20 Hz
zvuk
od 20 Hz do 20 kHz
nízkofrekvenční
od 20 Hz do 40 Hz
vysokofrekvenční
od 8 do 16 kHz
Utrazvuk
nad 20 kHz
Subjektivně rozeznáváme hlasitost, výšku a barvu zvuku.
Které veličiny to postihnou?
10
Jak slyšíme (hlasitost a výška) Vedení zvukových vln Boltec -> zvukovod -> bubínek -> kladívko -> kovadlinka -> třmínek > oválné okénko - > perylimfa hlemýždě -> Cortiho orgán s vláskovými buňkami -> sluchový nerv -> mozek
Krátké vlny (vysokého kmitočtu čili vysoké tóny) dosáhnou nejvyššího rozkmitu blízko oválného okénka. Čím delší je vlna (čím nižšího kmitočtu nebo čím hlubší je tón), tím blíže k vrcholu hlemýždě je její maximum.
11
Weber – Fechnerův psychofyzikální zákon
Geometrická posloupnost je posloupnost čísel, jejíž poměr mezi dvěma po sobě jdoucích členů je konstantní. 12
Oktávová pásma Oktáva = interval (vzdálenost) 2 tónů, jejichž poměr frekvencí = 2 64 Hz
128 Hz
256 Hz
512 Hz
1024 Hz
2048 Hz
13
Korekce (dB)
Zvukové filtry
frekvence Citlivost sluchu není v závislosti na kmitočtu slyšitelného zvuku konstantní. Nejvyšší citlivost je v rozsahu kmitočtů 1 kHz až 4 kHz. Směrem ke krajním slyšitelným kmitočtům vně tohoto rozsahu pak citlivost sluchu výrazně klesá. Proto byly stanoveny kmitočtové váhové funkce označené A a C, které odpovídají kmitočtové závislosti fyziologie slyšení při středních a vysokých úrovních zvuku. 14
Hladina hlasitosti Jednotkou hlasitosti je fón [Ph] - (odpovídá hodnotě intenzity při referenční frekvenci 1 kHz).
izofony
15
Číslo třídy hluku N
16
Předpisy z oblasti měření hluku Hluk v pracovním prostředí a vibrace: • Nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně před nepříznivými účinky hluku a vibrací • Metodický návod HH ČR pro měření a posuzování hluku v pracovním prostředí a vibrací, věstník MZ ČR 2002, částka 1 • ČSN ISO 1999 - Akustika. Stanovení expozice hluku na pracovišti a posouzení zhoršení sluchu vlivem hluku • ČSN ISO 9612 - Akustika - Určení expozice hluku na pracovišti - Technická metoda • ČSN ISO 7196 - Akustika - Frekvenční váhová funkce pro měření infrazvuku • ČSN EN ISO 5349-1 - Vibrace - Měření a hodnocení expozice vibracím přenášeným na ruce - Část 1: Všeobecné požadavky • ČSN EN ISO 5349-2 - Vibrace - Měření a hodnocení expozice vibracím přenášeným na ruce - Část 2: Praktický návod pro měření na pracovním místě • ČSN ISO 2631-1 - Vibrace a rázy - Hodnocení expozice člověka celkovým vibracím Část 1: Všeobecné požadavky • ČSN ISO 2631-2 - Vibrace a rázy - Hodnocení expozice člověka celkovým vibracím Část 2: Vibrace v budovách (1 Hz až 80 Hz) • ČSN EN 14253 - Vibrace - Měření a výpočet expozice celkovým vibracím na pracovním místě s ohledem na zdraví - Praktický návod
17
Hodnocení hluku v ČR • Tímto nařízením se stanoví nejvyšší přípustné hodnoty hluku a vibrací pro pracoviště, pro chráněný venkovní prostor, chráněné vnitřní prostory staveb a chráněné venkovní prostory staveb • Toto nařízení se nevztahuje na a) hluk z běžného užívání bytu, b) hlasové projevy lidí a zvířat, c) hudební projevy a hluk z činnosti osob na veřejných prostranstvích, pokud se nejedná o hluk působený výrobní nebo jinou podnikatelskou činností osob • Nechráněné místnosti staveb jsou skladovací a komunikační prostory, sociální příslušenství (např. záchody, koupelny, komory), šatny, archivy, haly a vestibuly dopravních staveb
18
Hodnocení hluku v ČR Nařízení vlády č. 148/2006 Sb. O ochraně před nepříznivými účinky hluku a vibrací Posuzovaná veličina – hladina akustického tlaku vážená zvukovým filtrem A, ekvivalentní za určitou dobu T – Lp,A,eq,T nebo maximální Lp,A,max Venkovní prostředí Lp,A,eq,T = 50 dB (T… den 8 hodin, noc 1 hodina) Vnitřní pracovní prostředí Lp,A,eq 8h = 85 dB Vnitřní prostředí obytných a občanských staveb Lp,A,eq,max = 40 dB
+ korekce podle denní doby a využití prostoru
19
Hodnocení hluku vzátěže ČR v ČR Hodnocení hlukové Doba dozvuku v učebnách i tělocvičnách max. 0,6 s; na chodbách 1,0 s Při překročení denní expozice 85 dB použití osobních ochranných prostředků Posuzují se rovněž vibrace (infrazvuk) a ultrazvuk.
Rozlišuje se ustálený a proměnný hluk (5 dB) impulsní hluk (kratší než 0,2 s a přesahující o 10 dB) hluk s výraznými tónovými složkami (v 1/3 oktávy přesahující o 5 dB ostatní frekvence) vysokofrekvenční hluk (nad 8kHz) nízkofrekvenční hluk (do 50 Hz)
20
Hlukové emise spotřebičů NAŘÍZENÍ VLÁDY ze dne 26. listopadu 2001, kterým se stanoví technické požadavky na výrobky z hlediska emisí hluku Vztahuje se na: • zařízení používaná ve venkovním prostoru (dopravní a montážní stroje) • Domácí spotřebiče
21
Hlukové emise v TZB
Lp r LW
22
Hlukoměr – jak funguje
23
Hlukoměr – jak funguje Mikrofon je zařízení pro přeměnu akustického (zvukového) signálu na signál elektrický (1877). Kondenzátorový mikrofon: velmi tenká kovová membrána je napnuta nad pevnou perforovanou elektrodou, čímž tvoří deskový kondenzátor. Vzdálenost elektrod cca 10 mikrometrů. Tlakové změny zvukového pole rozkmitávají membránu mikrofonu, čímž způsobují změnu kapacity kondenzátoru.
24
Co měří hlukoměr
25
Co měří hlukoměr
K čemu to je?
26
Co měří hlukoměr
27
Co měří hlukoměr Pro přesné posouzení expozice infrazvuku, nízkofrekvenčnímu hluku, vysokofrekvenčnímu hluku a ultrazvuku je nezbytná kmitočtová analýza akustického signálu v třetinooktávových pásmech.
Hluk ustálený – proměnný, s výraznými tónovými složkami, impulsní ….? 28
Typy zvukových polí
Dvojnásobek vzdálenosti – pokles o 6 dB 29
Hluková mapa
30
Hluková mapa Brna
31
7 studentů v RJ = pracovní skupina Každá pracovní skupina vypracuje 2 úkoly, z nichž za skupinu odevzdá 1 protokol. Možná kombinace úloh: 1 nebo 2; 3 nebo 4 + 5 1. Hluková mapa místnosti 2. Směrovost zdroje hluku 3. Akustické spektrum zdroje hluku 4. Maskování zvuků 5. Útlum tlumiče hluku Zásady měření hluku Zvuk je v čase proměnný. V každém měřeném bodě sledujte ustálenou hodnotu za min. 10 s. Nevytvářet vlastní hluk! (mluvením, posouváním židlí, otvíráním dveří…). Při měření nesmí osoby tvořit clonu mezi zdrojem a hlukoměrem. Při měření zdrojů posoudit a zaznamenat akustické pozadí.
Hluková mapa místnosti 1. Zhotovíme půdorysný nákres učebny/místnosti s vyznačením polohy zdroje hluku 2. Hlukoměrem měříme celkovou hladinu LpA v zadané výškové hladině místnosti 3. Při měření hledejte místa s konstantními hladinami LpA s krokem 2 dB (od největší do nejmenší). Pro každou hodnotu najděte pro účely zkonstruování mapy min. 10 bodů. 4. Nakreslete hlukovou mapu pomocí izolinií. 5. Posuďte dle platných předpisů, jestli místnost po stránce hluku vyhoví svému účelu, příp. jakou činnost tu lze vykonávat. 6. Zkuste odhadnout, kde ve zvukové mapě probíhá rozhraní mezi polem přímých vln a polem difúzním.
33
Směrovost zdroje hluku 1. Zhotovíme půdorys a řez umístěním zdroje hluku. 2. Hluková mapa bude zobrazovat pokles hladiny akustického tlaku v zadaných osách od zdroje po vzdálenosti 25 cm (každá osa 0 až 1,5 m) ve 3 zadaných frekvencích (nízká, střední, vysoká). 3. Změřené hodnoty vyneste do grafu. 4. Zjistěte, kterým směrem se zvuk šíří nejvíce pro jednotlivé frekvence. 5. Zkuste odhadnout, v jaké vzdálenosti od zdroje probíhá rozhraní mezi polem přímých vln a polem difúzním. Graf pro všechny osy, samostatné grafy dle frekvencí
+z LpA
+z -x
+x +y
+x vzdálenost 34
Akustické spektrum zdroje hluku 1. Pro zdroj hluku změříme v zadaných osách ve vzdálenosti 0,5 m od obrysu zdroje hladinu LpA v třetinooktávových pásmech a součtovou hladinu. 2. Změřené hodnoty vyneste do grafu v závislosti na frekvenci a také do diagramu tříd hluku, NC křivek a hlasitosti (Ph) – nutno odstranit váhový filtr A! 3. Z třetinooktávových pásem vypočtěte součtovou hladinu a porovnejte se změřenou ve všech bodech.
+z
+x
-x +y
35
Maskování zvuků 1. Cestu od zdroje hluku A ke zdroji B rozdělíme na kroky po 0,5 m (vhodné na zemi vyznačit body). 2. V zadaných 3 frekvencích změříme LpA ve vytyčených bodech při provozu pouze zdroje A, pouze zdroje B a při chodu obou současně. 3. Zjištěné průběhy LpA vyneseme do grafů pro jednotlivé frekvence. 4. Určete, ve které frekvenci má místnost nejvyšší pohltivost. 5. Určete, zda dochází k maskování zvuků a který zvuk je maskován. 6. Určete, který zdroj má vyšší akustický výkon. 7. Odhadněte pro jednotlivé případy rozhraní přímého a difúzního pole. LpA
A
LpA
vzdálenost
B B
A krok 0,5m
36
(Vložný) útlum tlumiče hluku Vložný útlum = snížení akustického výkonu za zkoušeným objektem způsobené vložením zkoušeného objektu do potrubí místo části potrubí Přenosový útlum = rozdíl mezi hladinami akustického výkonu dopadajícího na objekt a prošlého objektem ČSN ISO 7235
ZDROJ ZVUKU PŘECHOD MODÁLNÍ FILTR
ZKOUŠENÝ TLUMIČ PŘÍJEM ZVUKU (BEZDOZVUKOVÁ KOMORA)
1. Změřte hodnotu přenosového útlumu hluku zadaného tlumiče v třetinooktávových pásmech 32 až 16 000 Hz v režimu bez proudění vzduchu (jednotlivé frekvence á 20 s). 37
Na závěr rozepíšeme úkoly pro jednotlivé skupiny jako zadání do cvičení Hotové protokoly = podmínka zápočtu, proto je noste včas a v pořádku.
38
