1 / 76

WPROWADZENIE DO DZIAŁALNOŚCI PRAKTYCZNEJ W AKUSTYCE ŚRODOWISKA

WPROWADZENIE DO DZIAŁALNOŚCI PRAKTYCZNEJ W AKUSTYCE ŚRODOWISKA. Podstawowe wielkości i zależności. WYKŁAD AUTORSKI PROWADZENIE. Dr inż. Radosław Kucharski Kierownik Zakładu Akustyki Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego (Warszawa) kuchar@ios.edu.pl.

vian
Download Presentation

WPROWADZENIE DO DZIAŁALNOŚCI PRAKTYCZNEJ W AKUSTYCE ŚRODOWISKA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. WPROWADZENIE DO DZIAŁALNOŚCI PRAKTYCZNEJ W AKUSTYCE ŚRODOWISKA Podstawowe wielkości i zależności

  2. WYKŁAD AUTORSKIPROWADZENIE Dr inż. Radosław Kucharski Kierownik Zakładu Akustyki Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego (Warszawa) kuchar@ios.edu.pl

  3. WPROWADZENIE DO AKUSTYKI ŚRODOWISKA FALA AKUSTYCZNA jest to pewna forma przenoszenia energii w ośrodku powietrznym (także w płynach) Fala akustyczna potencjalnie może być przyczyną powstania wrażeń słuchowych, czyli odbioru DŹWIĘKU w momencie gdy dotrze do organu słuchu. Z tych powodów fale akustyczne zwane są w zależności od kontekstu także FALAMI DŹWIĘKOWYMI. FALA akustyczna (DŹWIĘKOWA) ma charakter tzw. fali podłużnej.

  4. WPROWADZENIE DO AKUSTYKI ŚRODOWISKA Fala akustyczna (dźwiękowa) w ośrodku powietrznym rozprzestrzenia się w formie lokalnych zagęszczeń i rozrzedzeń ośrodka (powietrza). JAKIM PARAMETRAMI OPISAĆ MOŻNA FALĘ AKUSTYCZNĄ ? !

  5. Pojęcieciśnienia akustycznego p(t) = P(t) – P0atm gdzie: p(t) – ciśnienie akustyczne, Pa P(t) – ciśnienie baryczne przy obecności fali akustycznej, Pa P0atm – ciśnienie baryczne przy braku obecności fali, P

  6. Opis fali akustycznej; wartości średnie, maksymalne i skuteczne Wartość skuteczna (RMS) - dla sygnału o amplitudzie A wartość skuteczna jest pierwiastkiem kwadratowym ze średniej w określonym czasie, - wartość skuteczna jest proporcjonalna:

  7. Definicja poziomu ciśnienia akustycznego dana jest wzorem: gdzie:(operacja odwrotna) Lp – poziom ciśnienia akustycznego w decybelach [dB], p(t) – ciśnienie akustyczne, [Pa], p0 – ciśnienie akustyczne odniesienia = 2 x 10-5 Pa. Wszystkie poziomy oznacza się literą „L” od angielskiego „level”) Jak się to ma do przenoszenia energii przez fale ?

  8. Poziom natężenia dźwięku, wyrażany jest przy pomocy zależności: [dB] gdzie: I – wartość natężenia dźwięku [W/m2], I0 = 10-12 [W/m2] – natężenie odniesienia. Dla wielu zastosowań praktycznych przyjęta być może przybliżona zależność między natężeniem dźwięku (jego wartością z pominięciem własności wektorowej), a ciśnieniem akustycznym: p – ciśnienie akustyczne [Pa  N/m2], 0 – średnia gęstość ośrodka, c- prędkość dźwięku w ośrodku (w powietrzu ok.. 344 m/s) E – ekspozycja na dźwięk

  9. Poziom ekspozycji na dźwięk, wyrażany jest przy pomocy zależności: gdzie: E – ekspozycja na dźwięk jest całką kwadratu chwilowego ciśnienia akustycznego zmiennego w czasie, zmodyfikowanego według określonej charakterystyki częstotliwościowej wyznaczoną względem czasu (na ogół A) w ustalonym przedziale czasu t lub w czasie zdarzenia, (Pa2s). E0 = 400 [(μPa)2s] – ekspozycja odniesienia. Fizyczna definicja ekspozycji na dźwięk dana jest wzorem:: T – czas odniesienia (s)

  10. Niektóre konsekwencje przyjęcia miary logarytmicznej 10log (0) NIE ISTNIEJE; 10log(1) = 0 „Dodawanie poziomów” „Odejmowanie poziomów”: Niektóre konsekwencje:

  11. Niektóre konsekwencje przyjęcia miary logarytmicznej Warunek: Warunek:

  12. Dodawaniepoziomów ciśnienia akustycznego(logarytmiczne): Dane L1 , L2 , L3? Lsum INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  13. Poziom mocy akustycznej Moc akustyczna definiowana jest jako ilość energii wysyłanej przez źródło dźwięku w jednostce czasu. Zakres mocy akustycznych cechuje się wielką rozpiętością: ¨      Cichy szept – moc akustyczna rzędu 10-9 W (wata), ¨      Lecący samolot odrzutowy – moc akustyczna rzędu 104 W, ¨      Dla porównania – zwykłą rozmowę cechują moce akustyczne rzędu 10-5 W. Stąd też wygodniej jest posługiwać się skalą logarytmiczną – poziomem mocy, definiowanym następująco: gdzie: W – moc akustyczna [W], W0 = 10-12 [W] – moc akustyczna odniesienia.

  14. Charakterystyka częstotliwościowa rzeczywistego sygnału akustycznego

  15. Charakterystyka częstotliwościowa rzeczywistego sygnału akustycznego

  16. Charakterystyka częstotliwościowa sygnału akustycznego

  17. Obszar C Krzywa C Obszar B Krzywa B Obszar A Krzywa A Infradźwięki Ultradźwięki

  18. Realizacja ch-ki A – wyjściowa krzywa jednakowego poziomu słyszenia Krzywa równego poziomu słyszenia 40 Phone odniesiona do poziomu 0 dB dla częstotliwości 1 kHz

  19. Realizacja charakterystyki A Odwrócona o 180 stopni krzywa równego poziomu słyszenia 40 Phone odniesiona do poziomu 0 dB dla częstotliwości 1 kHz oraz CHARAKTERYSTYKA A

  20. Charakterystyka A

  21. Charakterystyki Lin oraz A

  22. Rozprzestrzenianie się fal akustycznych • Czynniki wpływające na rozprzestrzenianie się fal akustycznych w przestrzeni otwartej: • tzw. rozbieżność geometryczna, • warunki atmosferyczne, • pochłanianie dźwięku w atmosferze, • „efekt gruntu” • przeszkody terenowe (efekt ekranowania), • odbicia • W tym miejscu zajmiemy się dwoma podstawowymi czynnikami TŁO AKUSTYCZNE

  23. Fala akustyczna w ośrodku bezstratnym i pochłaniającym pb=pm xsin(kr) ps=pb x b x exp(-ar) Kierunek propagacji fali

  24. Typowe modele rozprzestrzeniania się fal dźwiękowych w powietrzu Od przyjętego modelu źródła hałasu zależy model rozprzestrzeniania się fal akustycznych (tzw. rozbieżność geometryczna). źródło liniowe źródło punktowe TŁO AKUSTYCZNE

  25. Charakter spadku poziomu natężenia dźwięku w funkcji odległości od źródła Źródło punktowe: Spadek poziomu dźwięku w funkcji odległości: gdy r2 = 2r1Lr = - 6 dB (na podwojenie odległości od źródła)

  26. Charakter spadku poziomu natężenia dźwięku w funkcji odległości od źródła Źródło liniowe: Spadek poziomu dźwięku w funkcji odległości: gdy r2 = 2r1Lr = - 3 dB (na podwojenie odległości od źródła) INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  27. Charakter spadku poziomu natężenia dźwięku w funkcji odległości od źródła Źródło dźwięku o mocy LW Krzywa idealna (teoretyczna) Większość przypadków rzeczywistych Krzywa idealna (teoretyczna)

  28. Spadek poziomu natężenia dźwięku w funkcji odległości od źródła – wyniki badań w otoczeniu autostrad i dróg ekspresowych

  29. Konsekwencje logarytmicznej zależności spadku poziomu dźwięku – INTERPRETACJA ZASIĘGU HAŁASU

  30. 40 cm 70 ± 0,049 dB

  31. 4,9 m 70 ± 0,5 dB

  32. 17 m 50 ± 0,049 dB

  33. ? ca 200 m 50 dB ± 0,5 dB

  34. Wpływ stanu atmosfery narozprzestrzenianie się dźwięku Wybrane aspekty INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  35. 5 dB 5 dB 10 dB 10 dB INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  36. Macierz warunków atmosferycznych Oszacowania wpływu czynników meteorologicznych na poziom dźwięku dokonuje się (na obecnym etapie rozwoju wiedzy) budując tzw. siatkę (macierz) MDW (macierz „wietrzności” i warunków termicznych). Siatka MDW ma następujący kształt: Tabela. Macierz MDW INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  37. Warunki wietrzności Tabela. Warunki wietrzności INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  38. Warunki termiczne Tabela. Warunki termiczne INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  39. Wpływ parametrów meteorologicznych na propagację hałasu - przykład Porównanie wyników badań ujawnia bardzoistotne zjawisko: Niepewność oceny (rozrzut wyników) związana jest przede wszystkim z warunkami atmosferycznymi. INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  40. Wpływ parametrów meteorologicznych na propagację hałasu - przykład Rozprzestrzenianie się dźwięku w atmosferze w warunkach rzeczywistych zależy przede wszystkim od kombinacji gradientów temperatury i prędkości wiatru. W stosunku do sytuacji określanej jako warunki homogeniczne (prosto-liniowy model dróg pro-mieni dźwiękowych) mogą wystąpić dwojakiego rodzaju sytuacje: INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  41. Wpływ parametrów meteorologicznych na propagację hałasu - przykład Ugięcie promieni dźwię-kowych „ku ziemi”, powoduje w większości przypadków niespodzie-wany wzrost zasięgu Ugięcie promieni dźwiękowych „ku górze”, powoduje w sprzyjających sytu-acjach powstawanie cienia akustycznego i zmniejszenia zasię-gu dźwięku INSTYTUT OCHRONY ŚRODOWISKA - Zakład Akustyki

  42. Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 4.1) 2 przykłady długookresowych obserwacji wpływu warunków pogodowych na rozprzestrzenianie się hałasu drogowego pochodzącego od intensywnego ruchu na trasie ekspresowej. Punkt obserwacji zlokalizowano w odległości ok. 200 m od krawędzi jezdni.

  43. Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 4.2) Na poprzednich diagramach pokazano przebieg zmian poziomu dźwięku w funkcji czasu (w okresie dobowym). Charakterystyczne „piki” odzwierciedlają chwilowe zakłócenia z innych, bliższych źródeł. Ich oddziaływanie jest na tyle krótkie, iż praktycznie nie oddziałują na wartość średnią. Niemniej wpływ zakłóceń został zanalizowany i w miarę potrzeby – wyeliminowany. Na diagramach oznaczono także przebieg wartości średniej dla wszystkich wielomiesięcznych obserwacji. Wartości poziomów hałasu obserwowano synchronicznie z wartościami parametrów pogody. Najistotniejsze z nich – tj. kierunek wiatru oraz prędkość wiatru pokazano poniżej.

  44. Długookresowe, dobowe zmiany parametrów meteorologicznych (meteo 4.3) W przypadku kierunku wiatru najbardziej sprzyjający oznaczono jako 0 skali. Odpowiada to wiatrowi wzdłuż linii prostopadłej do źródła (trasy), skierowanemu od źródła do punktu obserwacji (pomiaru). Na diagramie oznaczono też kąty +45o oraz –45o wyznaczające „wiązkę” kierunków wiatru najbardziej sprzyjających rozprzestrzenianiu się fal akustycznych w kierunku „do obserwatora”.

  45. Schemat powstawania sygnału akustycznego dla hałasu, na który składa się szereg zjawisk elementarnych

  46. Przebieg sygnału akustycznego a poziom równoważny

  47. Poziom Równoważny - definicja Poziom równoważny jest wyrażony wzorem (wg PN-ISO 1996-1): , dB  gdzie: LAeq,T - równoważny poziom dźwięku A w decybelach, wyznaczony dla przedziału czasu T, od t1 do t2; p0 - ciśnienie akustyczne odniesienia (20 mPa); pA- chwilowa wartość ciśnienia akustycznego A, mierzonego sygnału akustycznego

  48. Poziom Równoważny - „budowa” 1

More Related