Zaj,- rezgés és sugárzásvédelem NGB_KM015_1 2011 – 2012 tanév tavasz 3. előadás

1. Zaj,- rezgés és sugárzásvédelemNGB_KM015_12011 – 2012 tanév tavasz3. előadás Győrfi András demonstrátor SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki tanszék

2. HALLÁS

3. HALLÁS • A hang, mint fizikai jelenség, a fülünkön keresztül válik valósággá. • A fülünk hangnyomást érzékel, ezt átalakítja érzékszervi-agyi- adatokká, így lesz a hangnyomásból hangosság. • Ezek az érzékszervi adatok okoznak bennünk magatartásunkat és állapotunkat meghatározó hatásokat. • Ezek alapján mondunk egy hangot kellemetlennek, ezek a folyamatok hozzák létre a hangosságból a zajosságot.

4. FÜL • A fül mechanikai, hidrodinamikai és elektromos jelátalakító, idegvezetési és agyi szerkezet. • Két érzékszerv: • hallás szerve • egyensúlyozás szerve • Eddigi legtöbb ismeretünket a fülről Békésy Györgynek köszönhetjük, aki kutatásaiért 1961-ben Nobel –díjat kapott.

5. FÜL

6. FÜL • külső fül (dobhártyáig) • részei • fülkagyló • külső hallójárat • Összegyűjti a hanghullámokat és a hallójáraton át a dobhártyáig tereli. • A hallójárat bemenetele a porcos fülkagyló

7. FÜL • középfül (levegővel teli üreg) • dobhártyához kapcsolódik: kalapács, üllő, kengyel → hallócsontok • a hallócsontok ízületekkel kapcsolódnak egymáshoz • a hangrezgéseket hallócsontok viszik a dobhártyáról a belső fülre • testünk legkisebb csontja, a kengyel • a középfül része a fülkürt, amely a garatba vezet

8. FÜL • Belső fül: ebben található a csiga

9. FÜL • A hallás érzékszerve a csiga • A csiga csontos, spirálisan feltekeredő szerv, amely folyadékkal töltött. • Belsejében hártyás csiga található, ezen van a Corti-féle szerv, ami a receptor sejteket tartalmazza.

10. HALLÁS FOLYMATA • A levegő rezgéseit a külső hallójárat vezeti a dobhártyához, ami a külső- és középfül határán húzódik. • A hártya átveszi a levegő rezgéseit, fel is erősíti azokat, majd a középfülben található hallócsontocskáknak (kalapács, üllő, kengyel), adja át, melyek tovább erősítik a rezgéseket. • A hallócsontocskák a belső fület a középfültől elválasztó ovális ablakhoz viszik a rezgéseket, amelyek a hártyán keresztül átterjednek a csiga folyadékára. • A csigában hártya húzódik végig, ezen található a Corti-féle szerv. A hártya vastagsága a csigában változó. A csiga folyadékán végigterjedő rezgés megrezegteti a hártyát is. A hártya minden pontját más-más frekvenciájú rezgés rezegteti meg maximálisan. Ha a hártya egy helyen rezegni kezd, a rezgés hatására a Corti-féle szervben a receptorsejtek hozzányomódnak a hártya felett elhelyezkedő fedőlemezhez, így azok ingerületi állapotba kerülnek. Az ingerületet a hallóideg az agyba juttatja. • A csiga alapi részén a mély, a csúcsi részén a magas hangokat érzékeljük.

11. SPEKTRUM - SZÍNKÉP Spektrum (színkép):egy adott időpillanatban ábrázolja az egyes frekvenciákhoz tartozó hangnyomásszintet. Olyan függvény, amely amely megmutatja, hogy a zajforrás milyen frekvencián milyen erősségű hangot bocsát ki.

12. SPEKTRUM - SZÍNKÉP vonalas színkép: a sugárzás csak meghatározott frekvencián vagy frekvenciákon történik (sziréna, zenei hang)

13. SPEKTRUM - SZÍNKÉP folytonos színkép: a hangforrás valamennyi frekvencián sugároz (színes spektrum: x-idő, y-frekvencia, szín-dB rózsaszín-kék-zöld irányban nő a hangnyomás)

14. SPEKTRUM - SZÍNKÉP L [dB] • fehér zaj: olyan zaj, amelynek színképe folytonos, és valamennyi frekvencián ugyanakkora a hangintenzitás, „Fehér zaj” elnevezés: a fehér fény mintájára, amely valamennyi látható fény keveréke f [Hz] L [dB] • szürke zaj:egy adott frekvencia-tartományban a spektrum folytonos, és intenzitása egyenletes (pl. társalgás) f [Hz] L [dB] • rózsaszín zaj: a természetben nem fordul elő, műszer-beállítási célokra használatos f [Hz]

15. MŰVELETEK SZINTEKKEL • A dB-ben mért szintek logaritmikus jellemzők  közvetlenül nem adhatók össze! • Közvetlenül összeadhatók a teljesítménnyel arányos mennyiségek: hangteljesítmény, hangintenzitás, hangnyomás négyzete.

16. MŰVELETEK SZINTEKKEL

17. MŰVELETEK SZINTEKKEL Ha egy 55dB-es és egy 51 dB -es hang eredőjét akarjuk megkapni, akkor a különbségből kell kiindulni, ami 4dB. Ha ez a két hang egyszerre szól, akkor annak nem 106 dB lesz az eredménye, hanem lényegesen kevesebb! A vízszintes tengelyen megkeressük a 4 dB-es pontot és kivetítjük a függőleges tengelyre, ahol 1,4 dB-t kapunk. Ezt végül a nagyobb hangnyomásszintű hanghoz adjuk hozzá, a végeredmény tehát: 55 dB + 51 dB = 56,4 dB! Az ábráról leolvasható, hogy 0 db eltéréshez 3 dB-es növekedés tartozik.

18. MŰVELETEK SZINTEKKEL DECIBELEK ÖSSZEADÁSÁNAK ÁLTALÁNOS KÉPLETE: Le = 10 · lg (100,1 L1+ 100,1 L2+100,1 L3+ … +100,1 Ln) Ha a teljesítményszintek adottak: Például két forrás esetén:

19. PÉLDA A hangtér egy adott pontjában egy időben 3 zajforrás zaja észlelhető. Az egyes forrásoktól származó hangnyomásszint: Lp1=62 dB, Lp2 =65 dB, Lp3 =71 dB. Mekkora az eredő hangnyomásszint?

20. MEGOLDÁS • A fenti értékeket behelyettesítve: Lpe= 72,39 dB  72 dB • A szintértékeket egész dB-re kell kerekíteni!

21. PÉLDA Egy műhelyben 90 dB hangnyomásszint mérhető. Ha az egyik gépet leállítják, a hangnyomásszint 85 dB-re csökken. Mekkora hangnyomásszint tartozik ahhoz a géphez, amelyet leállítottak? Megoldás: Az előbbi általános képlet alapján: Le = 10 · lg (100,1 L1+ 100,1 L2) ahol Le = 90 dB és L1 = 85 dB.

22. MEGOLDÁS a fenti értékeket behelyettesítve: 90 = 10 · lg (100,1·85 + 100,1 L2) a logaritmus definíciója alapján: 109 = 108,5 + 100,1 L2 (109– 108,5) = 100,1 L2 vegyük mindkét oldal logaritmusát: lg (109– 108,5) = 0,1 L2 ebből: L2 = 88 dB

23. HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE • Hallószervünk nem egyformán érzékeli a különböző frekvenciájú hang­rezgéseket. Adott frekvenciájú hang szubjektív hangosságérzete meghatározott hangnyomáson egészen más, mint egy másik frekvenciájú hang által keltett hangosságérzet ugyanazon a hangnyomáson

24. HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE H. Fletcher és W. A. Munson végzett kísérletet a hangosság szubjektív érzetének a vizsgálatára 1933-ban. A kísérlet lényege: • sokezer egészséges, ép hallású kísérleti alany • fülhallgató • 103 Hz tiszta hang (nemzetközileg ezt választották összehasonlítási alapnak) • frekvencia- és intenzitásszint változtatása

25. HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE Méréseik eredményét egy egyesített hangosságérzet-diagramban ábrázolták, amely az azonos hangossághoz tartozó hangintenzitások görbéit tartalmazza

26. HANGMAGASSÁG ÉS HANGOSSÁG ÉRZETE • Menetük hasonló • Nem párhuzamosak • Azonos vonalon azonos nagyságúnak érezzük a hang erősségét • Szaggatott vonal – hallásküszöb 103 Herznél 4 dB szintnél • Az eredeti görbéken 1933-ban ez 0 volt! • Azóta az átlagos hallásküszöb 4 dB-t romlott! Hangosságszintek Mértékegysége: phon Értelmezése: annak az 1 kH frekvenciájú, szabad hangtérben szemközt érkező tisztahangnak a hangnyomásszintje, amely azonos hangérzetet kelt a kérdéses hanggal Az 1 kHz-es hangok annyi phonosak, ahány dB-ek

27. AZ EMBERI HALLÁS FREKVENCIAFÜGGŐ VÁLTOZÁSAI

28. HALLÁSKÜSZÖB FÁJDALOMKÜSZÖB • A hallható frekvenciákon kísérleti úton megállapították, hogy mekkora az a legkisebb hangintenzitás, amely még hangérzetet kelt a normális hallású emberben, ill. mekkora nagyságú hangintenzitás hatására keletkezik fájdalomérzet • Ez a hallásküszöb ill. fájdalomküszöb • A hallásküszöb valamely adott frekvenciájú tiszta hang az a legkisebb hangnyomásértéke, amely süketszobában egy normális hallású személy hallószervében még hangérzetet kelt

29. ÉRDEKESSÉG Az emberi hallás jellemzője, hogy két hangforrás hangosságát csak akkor érzékeljük jelentős mértékben különbözőnek, ha a hangszintek közötti különbség eléri a 10 dB értéket.

30. HANGOK ÉS ZAJOK • Szubjektív, hogy ki mit tart zajnak • Hogyan lehet ilyen szubjektív dologra zajvédelmet szervezni? • Meg kell keresni azokat az érzékelhető jellemzőket, szubjektív hatásokat, amelyek mérhető, objektív fizikai adatokkal összekapcsolhatók. • Csak úgy mondhatjuk valamire, hogy hangos, ha tudjuk, mit jelent a hangosság (mivel mérhetjük).

31. HANGOK ÉS ZAJOK ember (szubjektív) fizikai (objektív) hangosság hangerősség hangmagasság intenzitás hangszín É - B - M frekvencia időtartam E - I - A időtartam irány színkép irány E = érzékelés M = mérés I = idegi továbbítás B = mérési eredmény bemutatása, A = agyfunkció É = eredmény értékelése Kettő közötti kapcsolatot kell megtalálni, ha a zajvédelmet akarjuk megvalósítani