Lärmbelästigung, unerwünschte oder übermäßige Geräuschpegel können schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umweltqualität haben. Es tritt häufig in vielen Industrieanlagen und einigen anderen Arbeitsplätzen auf. Sowie Lärmbelästigung durch Straßen-, Schienen- und Luftverkehr sowie Outdoor-Aktivitäten.
Messung und Wahrnehmung von Lautstärke
Schallwellen sind Schwingungen von Luftmolekülen, die von einer Geräuschquelle zum Ohr getragen werden. Es wird normalerweise in Bezug auf Lautstärke (Amplitude) und Tonhöhe (Frequenz) der Welle beschrieben. Der Schalldruckpegel oder SPL wird in logarithmischen Einheiten namens Dezibel (dB) gemessen. Das normale menschliche Ohr kann einen Ton im Bereich von 0 dB (Hörschwelle) bis 140 dB wahrnehmen. Gleichzeitig verursachen Geräusche von 120 dB bis 140 dB Schmerzen.
Wie hoch ist beispielsweise die Lautstärke in der Bibliothek? Sie liegt bei etwa 35 dB, in einem fahrenden Bus oder einer U-Bahn bei etwa 85. BauarbeitenGebäude können an der Quelle bis zu 105 dB SPL erzeugen. SPL nimmt mit der Entfernung vom Motiv ab.
Die Geschwindigkeit, mit der Schallenergie übertragen wird, wird als Intensität bezeichnet und ist proportional zum Quadrat des SPL. Aufgrund der logarithmischen Natur der Dezibelskala entspricht eine Erhöhung um 10 Punkte einer 10-fachen Erhöhung der Schallintensität. Mit 20 sendet es 100 mal mehr. Und 30 dB bedeuten eine 1000-fache Steigerung der Intensität.
Andererseits, wenn sich die Spannung verdoppelt, erhöht sich die Lautstärke des Sounds nur um 3 Punkte. Wenn beispielsweise ein Baubohrer 90 dB Lärm erzeugt, erzeugen zwei identische Werkzeuge, die nebeneinander arbeiten, 93 dB. Und wenn zwei Töne kombiniert werden, die sich um mehr als 15 SPL-Punkte unterscheiden, werden die schwachen Töne durch den lauten Ton maskiert (oder übertönt). Wenn beispielsweise ein Bohrer auf einer Baustelle mit 80 dB neben einem Bulldozer mit 95 dB läuft, wird der kombinierte Druckpegel dieser beiden Quellen mit 95 gemessen. Ein weniger intensiver Ton des Kompressors ist nicht wahrnehmbar.
Die Frequenz einer Schallwelle wird in Zyklen pro Sekunde ausgedrückt, aber Hertz wird häufiger verwendet (1 cps=1 Hz). Das menschliche Trommelfell ist ein hochempfindliches Organ mit einem großen Dynamikbereich, das in der Lage ist, Töne mit Frequenzen von 20 Hz (tiefe Tonlage) bis etwa 20.000 Hz (hohe Tonlage) zu erkennen. Die Tonalität der menschlichen Stimme bei normalen Gesprächen liegt bei Frequenzen von 250 Hz bis 2000 Hz.
Genaue Schallpegelmessungen und wissenschaftliche Beschreibungen unterscheiden sich von den meisten subjektiven menschlichen Vorstellungen und Meinungen darüber. Individuelle menschliche Reaktionen auf Geräusche hängen sowohl von der Tonhöhe als auch von der Lautstärke ab. Menschen mit normalem Gehör nehmen normalerweise hochfrequente Töne lauter wahr als niederfrequente Töne mit der gleichen Amplitude. Aus diesem Grund berücksichtigen elektronische Geräuschmesser Änderungen der wahrgenommenen Lautstärke mit der Tonhöhe.
Frequenzfilter in den Messgeräten dienen dazu, die Messwerte an die Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs und die relative Lautstärke verschiedener Geräusche anzupassen. Der sogenannte A-gewichtete Filter wird beispielsweise häufig verwendet, um die umliegende Gemeinde zu diagnostizieren. Mit diesem Filter durchgeführte SPL-Messungen werden in A-gewichteten Dezibel oder dBA ausgedrückt.
Die meisten Menschen empfinden und beschreiben eine Erhöhung des SPL um 6-10 dBA als Verdopplung der "Lautstärke". Ein anderes System, die C-gewichtete (dBS) Skala, wird manchmal für Trittschallpegel wie Schießen verwendet und ist tendenziell genauer als dBA für die wahrgenommene Lautstärke von Geräuschen mit niederfrequenten Komponenten.
Geräuschpegel ändern sich im Laufe der Zeit, daher werden die Messdaten als Durchschnittswerte dargestellt, um den Gesamtschallpegel auszudrücken. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise könnte eine Reihe wiederholter Schallpegelmessungen als L 90=75 dBA gemeldet werden, was bedeutet, dass die Werte über 90 Prozent der Zeit gleich oder größer als 75 dBA waren.
Eine andere Einheit namens Tonäquivalentgrade (L eq) kann verwendet werden, um den durchschnittlichen SPL über einen beliebigen Zeitraum von Interesse auszudrücken, z. B. einen achtstündigen Arbeitstag.(L eq ist ein logarithmischer Wert, kein arithmetischer Wert, daher dominieren laute Ereignisse das Gesamtergebnis.)
Eine Schallpegeleinheit namens Day-Night Noise Value (DNL oder Ldn) berücksichtigt die Tatsache, dass Menschen nachts empfindlicher auf Töne reagieren. Also werden 10 dBA zu SPL-Werten addiert, die zwischen 10 und 7 Uhr morgens gemessen werden. Beispielsweise sind DNL-Messungen sehr nützlich, um die Gesamtbelastung durch Fluglärm zu beschreiben.
Arbeiten mit Effekten
Lärm ist mehr als nur ein Ärgernis. Bei bestimmten Expositionsniveaus und -dauern kann es das Trommelfell und die empfindlichen Haarzellen im Innenohr körperlich schädigen, was zu vorübergehendem oder dauerhaftem Hörverlust führt.
Es tritt normalerweise nicht bei SPLs unter 80 dBA auf (8-Stunden-Einflusspegel sollten am besten unter 85 geh alten werden). Aber die meisten Menschen, die wiederholt mehr als 105 dBA ausgesetzt sind, werden einen gewissen Grad an dauerhaftem Hörverlust erleiden. Darüber hinaus kann eine übermäßige Lärmbelastung auch den Blutdruck und die Herzfrequenz erhöhen, Reizbarkeit, Angst und geistige Erschöpfung verursachen und den Schlaf, die Entspannung und die Intimität beeinträchtigen.
Lärmschutz
Deshalb ist es wichtig, am Arbeitsplatz und in der Gesellschaft größtmögliche Stille zu bewahren. Auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene erlassene Lärmvorschriften und -gesetze können die negativen Auswirkungen der Lärmbelästigung wirksam mindern.
Umwelt undBetriebsbrummen wird durch das Arbeitsschutzgesetz und das Gesetz dagegen geregelt. Gemäß diesen Vorschriften hat die Arbeitsschutzbehörde Kriterien für Industrielärm festgelegt, um die Intensität der Schallbelastung und die Dauer, für die diese Intensität zulässig ist, zu begrenzen.
Wird eine Person zu unterschiedlichen Tageszeiten unterschiedlichen Lärmpegeln ausgesetzt, ergibt sich die Gesamtbelastung bzw. Dosis (D) des Lärms aus dem Verhältnis
wobei C die tatsächliche Zeit und T die erlaubte Zeit auf jeder Ebene ist. Unter Verwendung dieser Formel wäre die höchstmögliche tägliche Lärmdosis 1, und jede Belastung darüber wäre inakzeptabel.
Max. Geräuschpegel
Kriterien für Lärm in Innenräumen sind in drei Sätzen von Spezifikationen zusammengefasst, die durch das Sammeln subjektiver Beurteilungen einer großen Stichprobe von Personen in verschiedenen spezifischen Situationen gewonnen wurden. Diese haben sich zu Noise Criteria (NC) und Preferred Tone Curves (PNC) entwickelt, die Grenzwerte für den in die Umgebung eingeführten Pegel festlegen. Die 1957 entwickelten NC-Kurven zielen darauf ab, eine angenehme Arbeits- oder Lebensumgebung zu schaffen, indem sie den maximal zulässigen Schallpegel in Oktavbändern über das gesamte Audiospektrum angeben.
Ein vollständiger Satz von 11 Kurven definiert Lärmkriterien für eine Vielzahl von Situationen. PNC-Grafiken, die 1971 entwickelt wurden, fügen dem niederfrequenten Brummen und dem hochfrequenten Rauschen Grenzen hinzu. Daher werden sie bevorzugtälterer NC-Standard. Auf den Kurven zusammengefasst, liefern diese Kriterien Entwurfsziele für Geräuschpegel für verschiedene Ideen. Teil der Arbeitsplatz- oder Lebensraumspezifikation ist die entsprechende PNC-Kurve. Für den Fall, dass der Pegel die PNC-Grenzwerte überschreitet, können schallabsorbierende Materialien nach Bedarf in die Umgebung eingebracht werden, um die Standards zu erfüllen.
Niedrige Geräuschpegel können mit zusätzlichem absorbierendem Material wie schweren Vorhängen oder Innenfliesen überwunden werden. Wo geringe identifizierbare Geräuschpegel ablenken können oder wo die Privatsphäre von Gesprächen in angrenzenden Büros und Empfangsbereichen wichtig sein kann, können unerwünschte Geräusche maskiert werden. Eine kleine Quelle für weißes Rauschen, z. B. statische Luft, die in einem Raum platziert wird, kann Gespräche aus nahe gelegenen Büros überdecken, ohne für die Ohren der in der Nähe arbeitenden Personen einen tödlichen Schallpegel zu verursachen.
Dieser Gerätetyp wird häufig in Arztpraxen und anderen Berufsgruppen eingesetzt. Eine weitere Methode zur Lärmreduzierung ist die Verwendung von Gehörschutz, der wie ein Ohrenschützer über den Ohren getragen wird. Durch die Verwendung handelsüblicher Protektoren kann eine Tonreduzierung im Bereich von typischerweise 10 dB bei 100 Hz bis über 30 dB bei Frequenzen über 1.000 Hz erreicht werden.
Schallpegel erkennen
Grenzwerte für Lärm im Freien sind auch für den menschlichen Komfort wichtig. Der Bau eines Gebäudes bietet einen gewissen Schutz vor Außengeräuschen, wenn das Gebäude Mindeststandards erfüllt und wennder Geräuschpegel liegt innerhalb akzeptabler Grenzen.
Diese Grenzwerte werden in der Regel für bestimmte Tageszeiten angegeben, etwa tagsüber, abends und nachts beim Schlafen. Aufgrund der Brechung in der Atmosphäre, die durch die nächtliche Temperaturinversion verursacht wird, können relativ laute Geräusche von einer ziemlich weit entfernten Autobahn, einem Flughafen oder einer Eisenbahn ausgestrahlt werden.
Eine der interessanten Methoden des Lärmschutzes ist der Bau von Lärmschutzwänden entlang der Autobahn, die sie von angrenzenden Wohngebieten trennen. Die Wirksamkeit solcher Strukturen wird durch die Schallbeugung eher bei niedrigen Frequenzen begrenzt, die auf Straßen vorherrschen und großen Fahrzeugen inhärent sind. Um effektiv zu sein, müssen sie so nah wie möglich an der Quelle oder dem Beobachter des Lärms sein, wodurch die Beugung maximiert wird, die erforderlich ist, damit der Schall den Beobachter erreicht. Eine weitere Anforderung an diese Art von Barriere ist, dass sie auch die Anzahl der Schallpegel begrenzen muss, um eine signifikante Lärmreduzierung zu erreichen.
Definition und Beispiele
Dezibel (dB) wird zur Messung von Schallpegeln verwendet, ist aber auch in der Elektronik, bei Signalen und in der Kommunikation weit verbreitet. DB - logarithmische Art, die Tangentialität zu beschreiben. Das Verhältnis kann sich als Leistung, Schalldruck, Spannung oder Intensität oder mehrere andere Dinge manifestieren. Später assoziieren wir dB mit Telefon und Ton (in Bezug auf die Lautstärke). Aber zuerst, um eine Vorstellung von logarithmischen Ausdrücken zu bekommen, schauen wir uns einige Zahlen an.
Zum Beispiel können wir annehmen, dass es zwei Sprecher gibt,der erste spielt einen Ton mit einer Stärke von P 1 und der andere eine lautere Version desselben Tons mit einer Stärke von P 2, aber alles andere (wie weit, Frequenz) bleibt gleich.
Der Dezibelunterschied zwischen ihnen ist definiert als
10 log (P 2 / P 1) dB wobei log für die Basis 10 steht.
Erzeugt der zweite doppelt so viel Energie wie der erste, ist der Unterschied in dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
wie in der Grafik gezeigt, die 10 Logarithmen (P 2 / P 1) vs. P 2 darstellt / P 1. Um das Beispiel fortzusetzen, wenn die zweite die 10-fache Leistung der ersten hat, wäre die Differenz in dB:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Hätte die Sekunde millionenfach die gleiche Stärke, wäre die dB-Differenz
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
Dieses Beispiel zeigt ein Merkmal der Dezibel-Skalen, das nützlich ist, wenn es um Geräusche geht. Sie können sehr große Beziehungen mit bescheidenen Zahlen beschreiben. Aber Sie müssen darauf achten, dass das Dezibel das Verhältnis darstellt. Das heißt, es wird nicht gesagt, wie viel Leistung einer der Lautsprecher abgibt, sondern nur aus der Differenz. Und achte auch auf den Faktor 10 in der Definition, der für Dezi in Dezibel steht.
Schalldruck und dB
Frequenz wird üblicherweise mit Mikrofonen gemessen und sie reagieren (annähernd) proportional auf Druck, s. Jetzt die Kraft der Schallwelle bei anderenunter den gleichen Bedingungen ist gleich dem Quadrat des Kopfes. In ähnlicher Weise verhält sich die elektrische Leistung in einem Widerstand wie die multiplizierte Spannung. Der Logarithmus des Quadrats ist nur 2 log x, also wird bei der Umrechnung des Drucks in Dezibel ein Faktor von 2 eingeführt, daher ist die Schalldruckdifferenz zwischen zwei Schallpegeln mit p 1 und p 2:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Was passiert, wenn die Schallleistung halbiert wird?
Der Logarithmus von 2 ist 0,3, also ist 1/2 0,3. Wenn also die Leistung um das Zweifache reduziert wird, wird der Schallpegel um 3 dB reduziert. Und wenn Sie diesen Vorgang erneut ausführen, verringert sich die Akustik um weitere 3 dB.
Dezibelgröße
Sie können oben sehen, dass die Halbierung der Leistung den Druck auf Wurzel 2 und den Schallpegel um 3 dB reduziert.
Das erste Sample ist weißes Rauschen (eine Mischung aller hörbaren Frequenzen). Das zweite Sample ist derselbe Ton, bei dem die Spannung um den Faktor Quadratwurzel von 2 reduziert ist. Ihr Kehrwert beträgt ungefähr 0,7, 3 dB entsprechen also einer Reduzierung der Spannung oder des Drucks um bis zu 70 %. Die grüne Linie zeigt die Düse als Funktion der Zeit. Der rote umreißt einen kontinuierlichen exponentiellen Rückgang. Beachten Sie, dass die Spannung bei jedem zweiten Sample um 50 % abfällt.
Sounddateien und Flash-Animationen von John Tann und George Hatsidimitris.
Wie groß ist ein Dezibel?
Bin der folgenden Serie nehmen aufeinanderfolgende Samples nur um einen Punkt ab.
Was ist, wenn der Unterschied weniger als ein Dezibel beträgt?
Schallpegel werden selten mit Dezimalstellen angegeben. Der Grund dafür ist, dass diejenigen, die sich um weniger als 1 dB unterscheiden, schwer zu unterscheiden sind.
Und Sie können auch sehen, dass das letzte Beispiel leiser ist als das erste, aber es ist schwer, den Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Paaren zu erkennen. 10log 10 (1,07)=0,3. Um den Schallpegel um 0,3 dB zu erhöhen, müssen Sie daher die Leistung um 7 % oder die Spannung um 3,5 % erhöhen.
