Přednáší Kontakt: Ing. Michal WEISZ,Ph. Ph.D. Experimentáln. michal.weisz.

Transkript

1 AKUSTICKÁ MĚŘENÍ Přednáší a cvičí: Kontakt: Ing. Michal WEISZ,Ph Ph.D. CPiT pracoviště 9332 Experimentáln lní hluková a klimatizační laboratoř. Druhé poschodí na nové menze kl.: michal.weisz weisz@vsb.cz

2 Problematika lidské fyziologie Skutečný průběh h citlivosti na smyslové podněty: Průběh h v logaritmických souřadnic adnicích ch na ose x: [Úroveň vjemu] práh h vnímání [ j ] [Ú ro veň vje m u ] 0,1 1 práh h bolesti Velký rozsah vnímavosti a nelineárn rní charakter vnímání podnětů nás s vedou zejména v akustice k následujn sledujícím m opatřen ením: 1, Sledovanou veličinu inu dáváme d do poměru s referenční hodnotou, která zpravi- dla odpovídá prahu jejího vnímání. 2, Takto vzniklou bezrozměrnou rnou hodnotu dále logaritmujeme a násobíme konstantou. Výsledkem je hladina sledované veličiny iny v jednotkách [db]. 10 [ j ]

3 Zvuk Je mechanick Akustika základní pojmy Je mechanické kmitání pružného prostřed edí (vlnění), které se šíří tímto prostřed edím konečnou nou rychlostí a jeho frekvence je z intervalu 20 Hz Hz. Pásmo slyšitelnosti Frekven Frekvenční rozsah kterým jsou vymezeny hranice zvuku není zvolen náhodně.. Jsou to frekvence dolní a horní hranice slyšitelnosti u zdravého mladého člověka. Pásmo slyšitelnosti je tedy v tomto rozsahu. Infrazvuk (Subsonický zvuk) Je zvuk pod hranicí slyšitelnosti (pod 20 Hz). Na lidské zdraví působí nepřízniv znivě.. Způsobuje pocit podráždění a přecitlivp ecitlivělosti. losti. Ultrazvuk (Supersonický zvuk) Je zvuk nad hranicí slyšitelnosti (nad 20 khz). Hluk Hlukem nazýv Hlukem nazýváme každý zvuk, který shledáme nežádouc doucím, či i nepříjemným a to jak intenzitou, tak projevem. Toto posouzení je však velmi subjektivní.

4 Akustika základní pojmy Práh h slyšitelnosti Je minim Cílem lidského sluchového aparátu, je podávat mozku prostřednictv ednictvím m sluchového nervu informace o veličin ině která se nazývá akustický tlak. Akustický tlak Je efektivn Je efektivní hodnota střídav davé složky tlaku v pružném m prostřed edí,, která se superponuje na tlak barometrický. Je minimální hodnota akustického tlaku, kterou člověk začíná vnímat. Normou je stanovena na hodnotu 0,00002 Pa, tedy 20 µpa a je-li proveden zápis z akustického tlaku v hladinovém m vyjádřen ení,, pak je tato hodnota hodnotou referenční.. Práh h slyšitelnosti je stanoven pro zvuk o kmitočtu tu 1000 Hz. Práh h bolesti Dos Dosáhne-li akustický tlak určit ité hodnoty, začne se zvukový vjem projevovat bolestivě a hrozí trvalé poškozen kození sluchu. Prahovou hodnotou je přibližně 100 Pa (140 db).

5 Akustika základní pojmy Akustický tlak v hladinovém m vyjádřen ení hladina akustického tlaku L p. 632 Pa 200 Pa 62,3 Pa 20 Pa 6,23 Pa 2 Pa 0,62 Pa 0,2 Pa 0,062 Pa 0,02 Pa 0,006 Pa 0,002 Pa 0,0006 Pa 0,0002 Pa 0,00006 Pa 0,00002 Pa - Start tryskového letadla ve vzdálenosti 25 m. - Start tryskového letadla ve vzdálenosti 50 m. - Start tryskového letadla ve vzdálenosti 100 m. - Hudební festival živá rocková muzika. - Cirkulační kotoučov ová pila. - Sekačka na trávu. - Kuchyňský robot. - Popelářský vůz v z na ulici. - Vyzváněcí tón n ve sluchátku telefonu. - Běžný hovor. - Tichý hovor. - Hluk v knihovně. - Tichý obývací pokoj. - Šepot. - Dýchání. - Práh h slyšitelnosti p p 0 10 log p L p = 2 p0 L p = 20 log 2 p p akustický tlak zjištěný měřm ěřením [ Pa ] referenční hodnota akustického tlaku (0,00002 Pa = 20 µpa) 0

6 Akustika základní pojmy Křivky konstantní hlasitosti Krom Kromě frekvenčního rozsahu, prahu slyšitelnosti a bolestivosti mám lidské ucho ještě další specifické vlastnosti. Jednou z nich je odlišná vnímavost různých r frekvencí.. Tuto vlastnost která je navíc c závislz vislá i na hladině akustického tlaku popisují tzv. křivky k konstantní hlasitosti. Na základz kladě těchto křivek k je možno vymezit oblast sluchového pole.

7 Akustika základní pojmy Křivky konstantní hlasitosti Krom Kromě frekvenčního rozsahu, prahu slyšitelnosti a bolestivosti mám lidské ucho ještě další specifické vlastnosti. Jednou z nich je odlišná vnímavost různých r frekvencí.. Tuto vlastnost která je navíc c závislz vislá i na hladině akustického tlaku popisují tzv. křivky k konstantní hlasitosti.

8 Názvosloví Akustický výkon W [W]: Je akustická energie šířená vzduchem, která byla vyzářena zdrojem za jednotku času. Hladina akustického výkonu L W [db]: Je desetinásobek dekadického logaritmu podílu akustického výkonu vyzařovaného zkoušeným zdrojem a referenčního akustického výkonu. L W W O = 10 log W W O = W (1 pw )

9 Názvosloví Akustická intenzita I [W/m 2 ]: Je vektorová veličina a je definovaná jako tok akustické energie v daném směru a smyslu plochou, která je kolmá k tomuto směru, vztažený na jednotku plochy. Hladina akustické intenzity L I [db]: Je desetinásobek dekadického logaritmu podílu akustické intenzity vyzařované zkoušeným zdrojem a její referenční hodnoty. L I = 10 log I I O W = I S = p v S p z z O - Vlnová impedance (vlnový odpor) prostředí. = 2 O S I O = W / m 2 (1 pw / m 2 ) z O = c ρ [Pa m s -1 ]

10 Názvosloví Akustická rychlost v [m/s]: Je rychlost se kterou kmitají jednotlivé částečky prostředí, jímž se šíří akustická vlna. Vlnová délka λ [m]: Určuje vzdálenost dvou nejbližších bodů vlny, v nichž je stejná amplituda a fáze. λ = c / f Kmitočet [Hz] Vlnová délka [m] Kmitočet [Hz] Vlnová délka [m] 16 21, , , , ,40 2,70 1, ,086 0,042 0,021 c - Rychlost šíření vlny prostorem [m/s] , ,010 f - Frekvence vlnění [Hz]

11 Názvosloví Rychlost šířen ení vlny c [m/s]: Je rychlost se kterou putuje prostředím čelo zvukové vlny a pochopitelně i ostatní vlnoplochy. Je závislá na vlastnostech prostředí, kterým se vlna šíří. V hrubých výpočtech je možno pro konkrétní prostředí považovat rychlost šíření vlny za konstantní. Prostředí Rychlost šíření vlny Prostředí Rychlost šíření vlny Vzduch 20 C 343 m/s Dřevo podél 4300 m/s Ocel 5200 m/s Dřevo napříč 1500 m/s Hliník 4900 m/s Papír 2000 m/s Sklo 5300 m/s Cihly, beton 2200 m/s Mosaz 3500 m/s Voda 1450 m/s Olovo 1500 m/s PVC 850 m/s Rychlost šířen ení vlny ve vzduchu je ovlivněna na i teplotou. Pro přesnp esné výpočty je možné tuto rychlost stanovit takto: c = 331,6 1 + t 273,13