6.1 ºC
zachmurzenie całkowite, opadów brak
A A A
...
QR Code

Informacje podstawowe - akustyka

Akustyka srodowiska, czyli nauka o propagacji dzwieku w przestrzeni otwartej, jest obszerna dziedzina nauki, wiec przed skorzystaniem z przegladarki map akustycznych zachecamy do zapoznania sie z czescia informacyjna serwisu, w której wskazano podstawy prawne utworzenia map akustycznych oraz ogólne zagadnienia zwiazane z halasem srodowiskowym i mapami akustycznymi.

Czlowiek, tworzac obraz otaczajacego go swiata korzysta przede wszystkim z bodzców dostarczanych przez zmysly. Wsród pieciu zmyslów, decydujacy dla obrazu otoczenia - w przytlaczajacej liczbie przypadków - jest wzrok. Niezwykle istotny takze, choc majacy znaczenie uzupelniajace jest sluch.

Rys. 1 Budowa ucha [1]

Budowa ucha - funkcje fizyczne:

  • malzowina uszna - tuba
  • przewód sluchowy - falowód
  • blona bebenkowa - filtr mechaniczny i hermetyzacja ukladu
  • ucho srodkowe - wzmacniacz mechaniczny
  • blona podstawna - analizator widmowy z konwerterem mechaniczno-elektrycznym
  • kanaly pólkoliste - uklad orientacji 3D (równowaga)
  • trabka Eustachiusza - wyrównywanie cisnien

Slyszenie i postrzeganie dzwieku

Budowa ucha zapewnia zmiane sygnalu mechanicznego (fali akustycznej) na sygnal elektryczny (nerwowy) wraz z analiza amplitudowa i czestotliwosciowa.

Postrzeganie dzwieku pozwala rozrózniac:

  • glosnosc dzwieku - subiektywna ocena polegajaca na porównaniu badanego dzwieku z tonem o czestotliwosci 1000 Hz, wyrazana jako logarytm ze stosunku natezenia badanego dzwieku do natezenia odniesienia (10-12 W/m2) i wyrazana w jednostkach nazywanych fonami (dla czestotliwosci 1 kHz wartosci liczbowe poziomu glosnosci w fonach i poziomu natezenia dzwieku w decybelach sa takie same),
  • wysokosc dzwieku - okreslona przez czestotliwosc fali akustycznej,
  • barwe dzwieku - okreslona przez stosunek amplitud tonu podstawowego i tonów harmonicznych.
Rys. 2 Obszar słyszenia [1]

 

Sygnaly dochodzace z otoczenia, a rejestrowane organem sluchu, nazywa sie dzwiekami. Fizycznym nosnikiem tych sygnalów, zanim dotra one do aparatu sluchowego (ucha), sa fale mechaniczne rozchodzace sie w powietrzu i zwane w tym przypadku falami akustycznymi (lub falami dzwiekowymi).

Fale dzwiekowe, jak wiekszosc fal mechanicznych, przenosza energie (akustyczna).

Cechy fizyczne

  • Fala dzwiekowa to forma transmisji energii przez osrodek sprezysty.
  • W powietrzu fale dzwiekowa stanowi fala podluzna (tzn. zaburzenia stanu wystepuja wzdluz kierunku propagacji) zmian cisnienia atmosferycznego.

Definicje:

  • Drgania akustyczne - drgania mechaniczne, polegajace na ruchu czastek srodowiska sprezystego wzgledem polozenia równowagi.
  • Dzwiek - wrazenie sluchowe wywolane drganiami akustycznymi lub drgania akustyczne zdolne wytworzyc wrazenie sluchowe.
  • Halas - dzwiek niepozadany - w danym miejscu i czasie, przez dana osobe.

 

Rys. 3 Fala akustyczna [1]

Podstawowymi parametrami opisujacymi fale akustyczne sa:

  • cisnienie akustyczne,
  • czestotliwosc drgan.

Mozna przyjac, ze fale akustyczne to rozprzestrzeniajace sie zmiany cisnienia (akustycznego). Im zmiany te sa wieksze tym wieksze sa tez zmiany wrazen sluchowych, a odczuwamy to subiektywnie jako dzwieki glosniejsze.

Wartosc drugiego z wyzej wymienionych wyzej parametrów - czestotliwosci - jest odpowiedzialna za wysokosc odbieranego dzwieku. Im czestotliwosc jest wieksza, tym dzwieki nazywane sa wyzszymi.

 

Organ sluchu jest w stanie odebrac dzwieki charakteryzujace sie zarówno bardzo niskimi cisnieniami akustycznymi, jak tez bardzo wysokimi. Cisnienie akustyczne progowe, które jeszcze jest w stanie wywolac u czlowieka wrazenie sluchowe (próg slyszenia) jest ponad milion razy mniejsze niz cisnienie akustyczne powodujace fizyczne odczucie bólu w uszach. Praktyczne poslugiwanie sie tak rozleglym zakresem cisnien jest bardzo niewygodne i niepraktyczne. W celu zaradzenia tym trudnosciom przyjeto stosowac do oceny fal akustycznych skale logarytmiczna wprowadzajac wielkosc zwana poziomem dzwieku.

Rys. 4 Poziom halasu [1]

Jednostka poziomów dzwieku jest decybel (skrót dB).

Definicja podstawowa:

Logarytm dziesietny ze stosunku dwóch jednorodnych wielkosci nazywamy poziomem i wyrazamy w jednostkach bezwymiarowych.

Poziomem (bezwzglednym) danej wielkosci fizycznej nazywamy logarytm dziesietny ze stosunku danej wielkosci (wyrazonej w sposób proporcjonalny do mocy) do ustalonej wartosci odniesienia tej samej wielkosci (identycznie wyrazonej).

Jednostka poziomu nazywa sie Bel [B].

Ze wzgledów praktycznych uzywa sie jednostki pochodnej, jaka jest:

decybel: 1 dB = 0,1 B
lub inaczej: 10 dB = 1 B

stad dla fali akustycznej:
- wielkoscia proporcjonalna do mocy jest kwadrat cisnienia akustycznego, a zatem:

Poziom dzwieku wyrazony w decybelach to 10 logarytmów dziesietnych ze stosunku kwadratu cisnienia akustycznego do kwadratu cisnienia odniesienia równego 2*10-5 Pa:

gdzie: p0 - cisnienie odniesienia 2*10-5 Pa (próg slyszenia dla 1000 Hz)

W tej nowej skali cisnieniu akustycznemu, wyznaczajacemu próg slyszenia, przypisano wartosc poziomu 0 dB, a granicy bólu - wartosc130 dB.

Wprowadzenie skali logarytmicznej do oceny intensywnosci dzwieków (halasu) spowodowalo, iz lacznego oddzialywania kilku zródel nie mozna oceniac przez zwykle (arytmetyczne) sumowanie. Jezeli przykladowo mamy w jakims obszarze do czynienia z dwoma rodzajami dzwieków o poziomie 70 dB dla kazdej skladowej, to laczny poziom dzwieku w tym obszarze wyniesie 73 dB, a wiec o 3 dB wiecej od kazdego z nich (w zadnym natomiast przypadku 140 dB !) patrz rysunek ponizej. Oznacza to, iz kazde podwojenie energii akustycznej powoduje zwiekszenie poziomu o 3 dB.

Wszystkie dzwieki charakteryzujace sie czestotliwosciami z zakresu od ok. 16 Hz (herców) do ok. 20000 Hz nazywamy slyszalnymi (inaczej mówiac - sa one odbierane jako wrazenie sluchowe). Jednakze ucho ludzkie nie reaguje jednakowo na dzwieki w calym pasmie slyszalnym. Najwieksza wrazliwosc sluchu ma miejsce w zakresie 1000 - 4000 Hz (przecietnie). Ponizej 1000 Hz oraz powyzej 4000 Hz czulosc organu sluchu maleje. Dla skompensowania tych róznic wprowadzono w zakresie pomiarów i ocen fal akustycznych stosowanie specjalnie uksztaltowanej charakterystyki korekcyjnej oznaczanej we wszystkich krajach litera A. Stad tez w dziedzinie akustyki srodowiska mowa jest o poziomach dzwieku A.

Wsród otaczajacych nas na co dzien dzwieków wyróznic mozna ich grupe nazywana halasem. Wedlug jednej z definicji, halasem przyjeto nazywac kazdy dzwiek, który w danych warunkach klasyfikowany jest jako szkodliwy, uciazliwy lub przeszkadzajacy. Definicja ta opiera sie w znacznym stopniu na ocenach, które ze swej natury musza byc subiektywne (np. uciazliwosc). Wynikaja z tego dwie nastepujace konsekwencje:

  • kazdy halas jest dzwiekiem, choc z drugiej strony nie kazdy dzwiek jest halasem,
  • ten sam dzwiek, w zaleznosci od osoby oceniajacej, moze byc jak najbardziej pozadany z jednej strony, a jednoczesnie kwalifikowany przez druga osobe jako uciazliwy, a wiec staje sie on dla niej halasem.

Schemat ponizszy pokazuje symbolicznie zakresy poziomówzwiazanych z aktywnoscia wybranych zródel dzwieku i halasu w srodowisku.

Rys. 5 Halas w srodowisku [1]

Halas wystepujacy w srodowisku, w zaleznosci od poziomu, charakterystyki i innych warunków moze w wiekszym lub mniejszym stopniu oddzialywac na mieszkanców. Wielkosc tego oddzialywania okresla sie m.in. w wyniku badania zjawiska uciazliwosci halasu.

Tabela ponizsza zawiera uogólnione wyniki krajowych badan i ocen warunków akustycznych srodowiska w zaleznosci od wystepujacych poziomów halasu (badania wykonane pod kierunkiem dr Z.Koszarnego z Panstwowego Zakladu Higieny).

Tablica oceny warunków akustycznych srodowiska (wg PZH)

Opis warunków Sredni (tzw. równowazny) poziom dzwieku A
w decybelach dla pory
dziennej nocnej
Pelny komfort akustyczny < 50 < 40
Przecietne warunki akustyczne 50 - 55 40 - 45
Zalecany przez WHO (Swiatowa Organizacje Zdrowia)
poziom halasu w srodowisku (55 dB pora dzienna)
55 - 60 45 - 50
Przecietne zagrozenie halasem 60 - 70 50 - 60
Wysokie zagrozenie (tzw. black spot) > 70 > 60

 

Analogiczne wyniki badan jak te, które zamieszczono tabeli sluza nastepnie organom ochrony srodowiska do okreslania prawnych kryteriów oceny halasu w srodowiska w postaci tak zwanych dopuszczalnych poziomów halasu.

We wszystkich krajach uprzemyslowionych, o rozbudowanej infrastrukturze komunikacyjnej poziomy dopuszczalne w znacznym stopniu nie sa niestety dotrzymywane. W szczególnosci na obszarach o wysokim stopniu zurbanizowania (w miastach) aktualne poziomy dzwieku (halasu) nieraz znacznie przekraczaja poziomy dopuszczalne.

W celu zmiany niekorzystnej sytuacji akustycznej na obszarze Europy, Komisja Europejska opracowala i zaczela wdrazac "Perspektywiczna Polityke Halasowa". Cele i narzedzia realizacji tej polityki zawarto w prawnym dokumencie unijnym Dyrektywie 2002/49/WE w sprawie oceny i zarzadzania poziomem halasu w srodowisku. Regulacje wynikajace z tej dyrektywy zostaly nastepnie wdrozone przez poszczególne kraje europejskie. W Polsce wdrozenie to nastapilo poprzez odpowiednie przepisy zawarte w ustawie ?Prawo ochrony srodowiska .

Podstawowymi, charakterystycznymi dzialaniami, wynikajacymi Perspektywicznej Polityki Halasowej sa:

  • przyjecie przez kraje unijne wspólnych metod i wskazników oceny halasu,
  • wykonanie w miare dokladnej diagnozy aktualnego stanu akustycznego srodowiska, tj. opracowanie mapy akustycznej,
  • przygotowanie na podstawie wniosków wynikajacych z mapy akustycznej, wdrozenie i realizacja programu ochrony srodowiska przed halasem.

Dzialania te musza byc oczywiscie rozlozone w czasie. Obecnie obowiazek wykonania map akustycznych w roku 2007 spoczywa na organach miast o liczbie mieszkanców powyzej 250 tysiecy (w nastepnych latach przyjdzie kolej na miasta mniejsze). W ciagu 1 roku od zakonczenia prac nad mapami akustycznymi, organ opracowujacy mape ma obowiazek opracowania i nastepnie wdrozenia programu ochrony srodowiska przed halasem, obejmujacego obszary zagrozone, tj. obszary na których stwierdzono przekroczenia dopuszczalnych poziomów halasu.

 


Ostania modyfikacja: 22.10.2013 09:19
wiecej informacji »

© Copyright Urząd Miejski w Gdańsku
Kancelaria Prezydenta ¤ Referat Multimedialny
ul. Nowe Ogrody 8/12 ¤ 80-803 Gdańsk