Mürasaaste, soovimatud või ülemäärased helitasemed võivad avaldada kahjulikku mõju inimeste tervisele ja keskkonnakvaliteedile. Seda esineb tavaliselt paljudes tööstusrajatistes ja mõnel muul töökohal. Samuti maantee-, raudtee- ja lennuliikluse ning välitegevustega seotud mürasaaste.
Helitugevuse mõõtmine ja tajumine
Helilained on õhumolekulide vibratsioonid, mis kanduvad müraallikast kõrva. Tavaliselt kirjeldatakse seda laine helitugevuse (amplituudi) ja kõrguse (sageduse) kaudu. Helirõhutaset ehk SPL-i mõõdetakse logaritmilistes ühikutes, mida nimetatakse detsibellideks (dB). Tavaline inimkõrv suudab tuvastada tooni vahemikus 0 dB (kuulmislävi) kuni 140 dB. Samal ajal põhjustavad helid vahemikus 120 dB kuni 140 dB valu.
Milline helitase on näiteks raamatukogus? See on umbes 35 dB, samas kui liikuvas bussis või metroorongis on see umbes 85. Ehitustöödhooned võivad tekitada allikas kuni 105 dB SPL-i. SPL väheneb objektist kaugenedes.
Helienergia edastuskiirust nimetatakse intensiivsuseks, mis on võrdeline SPL-i ruuduga. Detsibellide skaala logaritmilisuse tõttu tähendab 10-punktiline tõus heli intensiivsuse 10-kordset suurenemist. 20-aastaselt edastab see 100 korda rohkem. Ja 30 dB tähistab 1000-kordset intensiivsuse kasvu.
Teisest küljest, kui pinge kahekordistub, suureneb heli helitugevus ainult 3 punkti võrra. Näiteks kui ehituspuur tekitab 90 dB müra, siis kaks identset kõrvuti töötavat tööriista tekitavad 93 dB. Ja kui kombineerida kaks heli, mis erinevad SPL-is rohkem kui 15 punkti võrra, varjatakse (või summutatakse) nõrgad toonid valju heliga. Näiteks kui puur töötab ehitusplatsil buldooseri kõrval temperatuuril 95 80 dB, mõõdetakse nende kahe allika kombineeritud rõhutasemeks 95. Kompressori vähem intensiivne toon ei ole märgatav.
Helilaine sagedust väljendatakse tsüklites sekundis, kuid sagedamini kasutatakse hertsi (1 cps=1 Hz). Inimese trummikile on väga tundlik, suure dünaamilise ulatusega organ, mis suudab tuvastada helisid sagedustel alates 20 Hz (madal helikõrgus) kuni ligikaudu 20 000 Hz (kõrge helikõrgus). Inimhääle tonaalsus tavalises vestluses esineb sagedustel 250 Hz kuni 2000 Hz.
Täpne helitaseme mõõtmine ja teaduslik kirjeldus erineb enamikust inimeste subjektiivsetest arusaamadest ja arvamustest selle kohta. Inimese individuaalne reaktsioon mürale sõltub nii helikõrgusest kui ka helitugevusest. Normaalse kuulmisega inimesed tajuvad kõrgsagedusheli tavaliselt valjemini kui sama amplituudiga madala sagedusega helisid. Sel põhjusel võtavad elektroonilised müramõõturid arvesse tajutava helitugevuse muutusi kõrgusega.
Mõõterites olevad sagedusfiltrid aitavad näitude sobitada inimkõrva tundlikkuse ja erinevate helide suhtelise helitugevusega. Tavaliselt kasutatakse ümbritseva kogukonna diagnoosimiseks näiteks nn A-kaalulist filtrit. Selle filtriga tehtud SPL-i mõõtmised on väljendatud A-kaalutud detsibellides või dBA-des.
Enamik inimesi tajub ja kirjeldab helitugevuse 6–10 dBA tõusu kui "helitugevuse" kahekordistamist. Teist süsteemi, C-kaalutud (dBS) skaalat, kasutatakse mõnikord löögimüra tasemete jaoks, näiteks pildistamisel, ja see on madala sagedusega komponentidega helide tajutava tugevuse jaoks täpsem kui dBA.
Müratase kipub aja jooksul muutuma, seega esitatakse mõõtmisandmed keskmistena, et väljendada üldist helitaset. Selleks on mitu võimalust. Näiteks võib mitme korduva helitaseme mõõtmise kohta esitada kui L 90=75 dBA, mis tähendab, et väärtused olid 90 protsenti ajast 75 dBA või sellest suuremad.
Teist ühikut, mida nimetatakse heli ekvivalentkraadideks (L ekv), saab kasutada keskmise SPL-i väljendamiseks mis tahes huvipakkuva perioodi, näiteks kaheksatunnise tööpäeva kohta.(L eq on logaritmiline väärtus, mitte aritmeetiline väärtus, nii et kogutulemuses domineerivad valjud sündmused.)
Helitaseme ühik, mida nimetatakse päeva-öö müraväärtuseks (DNL või Ldn), võtab arvesse asjaolu, et inimesed on öösel tooni suhtes tundlikumad. Seega lisatakse kella 10.00 ja 7.00 vahel mõõdetud SPL väärtustele 10 dBA. Näiteks on DNL-i mõõtmised väga kasulikud üldise õhusõiduki müraga kokkupuute kirjeldamisel.
Efektidega töötamine
Müra on midagi enamat kui lihts alt häiriv. Teatud tasemetel ja kokkupuute kestel võib see kahjustada kuulmekile ja tundlikke karvarakke sisekõrvas, mille tulemuseks on ajutine või püsiv kuulmiskaotus.
Tavaliselt ei esine seda SPL-i puhul alla 80 dBA (kaheksa tunni mõjutasemed on kõige parem hoida alla 85). Kuid enamikul inimestel, kes puutuvad korduv alt kokku rohkem kui 105 dBA-ga, on teatud määral püsiv kuulmiskaotus. Lisaks võib liigne kokkupuude müraga tõsta vererõhku ja südame löögisagedust, põhjustada ärrituvust, ärevust ja vaimset väsimust ning segada und, lõõgastuda ja intiimsust.
Mürasaaste kontroll
Seetõttu on oluline säilitada ülim vaikus töökohal ja ühiskonnas. Kohalikul, piirkondlikul ja riiklikul tasandil vastu võetud müraeeskirjad ja seadused võivad olla tõhusad mürasaaste negatiivsete mõjude leevendamisel.
Keskkonna- jatööstuslik hum on reguleeritud tööohutuse ja töötervishoiu seaduse ning selle vastu suunatud seadusega. Nende eeskirjade alusel kehtestas Tööohutuse ja -tervishoiu amet tööstusmüra kriteeriumid, et piirata heliga kokkupuute intensiivsust ja kestust, mille jooksul see intensiivsus on lubatud.
Kui inimene puutub päeva jooksul erinevatel aegadel kokku erineva müratasemega, saadakse müra summaarne ekspositsioon või doos (D) suhtarvust
kus C on tegelik aeg ja T on lubatud aeg mis tahes tasemel. Seda valemit kasutades oleks suurim võimalik päevane müradoos 1 ja sellest suurem kokkupuude on vastuvõetamatu.
Maksimaalne helitase
Siseruumide müra kriteeriumid on kokku võetud kolmes spetsifikatsioonides, mis saadi suurelt inimeste hulgast erinevates konkreetsetes olukordades subjektiivsete hinnangute kogumisel. Need on arenenud mürakriteeriumideks (NC) ja eelistatud toonikõverateks (PNC), mis seavad piirid keskkonda sisestatavale tasemele. 1957. aastal välja töötatud NC-kõverate eesmärk on pakkuda mugavat töö- või elukeskkonda, määrates maksimaalse lubatud helitaseme oktaaviribades kogu helispektri ulatuses.
11 kõverast koosnev täielik komplekt määratleb mürakriteeriumid paljudes olukordades. 1971. aastal välja töötatud PNC-graafika lisab madala sagedusega suminale ja kõrgsageduslikule susinale piirid. Seetõttu eelistatakse neidvanem NC standard. Kõveratel kokkuvõetuna annavad need kriteeriumid erinevate ideede müratasemete kavandamise eesmärgid. Osa töö või elupaiga spetsifikatsioonist on vastav PNC kõver. Juhul, kui tase ületab PNC piirnorme, võidakse standardite järgimiseks keskkonda viia heli neelavaid materjale.
Madala mürataseme saab ületada täiendava absorbeeriva materjaliga, nagu rasked eesriided või siseruumides kasutatavad plaadid. Kui tuvastatava müra madal tase võib häirida või kui vestluste privaatsus naaberkontorites ja vastuvõtualades võib olla oluline, võivad soovimatud helid olla varjatud. Ruumi paigutatud väike valge müra allikas, näiteks staatiline õhk, võib varjata vestlust lähedalasuvatest kontoritest, ilma et see oleks läheduses töötavate inimeste kõrvadele surmav helitase.
Seda tüüpi seadmeid kasutatakse sageli arstide ja teiste spetsialistide kontorites. Teine müra vähendamise meetod on kuulmiskaitsevahendite kasutamine, mida kantakse kõrva kohal samamoodi nagu kõrvaklappe. Kaubanduslikult saadaolevate kaitsmetega saab tooni vähendada tavaliselt vahemikus 10 dB sagedusel 100 Hz kuni üle 30 dB sagedustel üle 1000 Hz.
Tuvasta helitase
Inimese mugavuse seisukoh alt on olulised ka välistingimustes kasutatavad mürapiirangud. Hoone ehitamine annab teatud kaitse väliste helide eest, kui hoone vastab miinimumstandarditele ja kuimüratase on vastuvõetavates piirides.
Need piirangud on tavaliselt määratud teatud päevaperioodidele, näiteks valgel ajal, õhtul ja öösel magamise ajal. Öösel temperatuuri inversioonist põhjustatud murdumise tõttu atmosfääris võivad suhteliselt valjud helid levida üsna kaugel asuv alt maanteelt, lennujaam alt või raudteelt.
Üks huvitavaid müratõrjemeetodeid on müratõkete rajamine maantee äärde, eraldades selle külgnevatest elamupiirkondadest. Selliste konstruktsioonide tõhusust piirab heli difraktsioon rohkem madalatel sagedustel, mis valitseb teedel ja on omane suurtele sõidukitele. Tõhususe tagamiseks peavad need olema võimalikult lähedal müra allikale või vaatlejale, maksimeerides seeläbi difraktsiooni, mis on vajalik heli vaatlejani jõudmiseks. Teine nõue seda tüüpi tõkkele on, et see peab piirama ka helitasemete arvu, et saavutada märkimisväärne müra vähendamine.
Definitsioon ja näited
Detsibelli (dB) kasutatakse helitasemete mõõtmiseks, kuid seda kasutatakse laialdaselt ka elektroonikas, signaalides ja sides. DB – puutumatuse kirjeldamise logaritmiline viis. Suhe võib väljenduda võimsuses, helirõhus, pinges või intensiivsuses või mitmes muus asjas. Hiljem seostame dB telefoni ja heliga (seoses helitugevusega). Kuid kõigepe alt, et saada aimu logaritmilistest avaldistest, vaatame mõnda numbrit.
Näiteks võime eeldada, et kõlareid on kaks,millest esimene esitab heli võimsusega P 1 ja teine sama tooni valjemat versiooni võimsusega P 2, kuid kõik muu (kui kaugel, sagedus) jääb samaks.
Detsibellide erinevus on määratletud kui
10 log (P 2 / P 1) dB, kus log on 10. baasi jaoks.
Kui teine toodab kaks korda rohkem energiat kui esimene, on erinevus dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 2=3 dB,
nagu on näidatud graafikul, mis kujutab 10 logi (P 2 / P 1) vs P 2 / P 1. Näite jätkamiseks, kui teise võimsus on 10 korda suurem kui esimese võimsus, oleks erinevus dB-des järgmine:
10 log (P 2 / P 1)=10 log 10=10 dB.
Kui teisel oleks miljon korda sama tugevus, oleks erinevus dB
10 log (P 2 / P 1)=10 log 1 000 000=60 dB.
See näide näitab ühte detsibellide skaala funktsiooni, mis on kasulik heli arutamisel. Nad suudavad kirjeldada väga suuri suhteid kasutades tagasihoidliku suurusega numbreid. Kuid peate tähelepanu pöörama sellele, et detsibell tähistab suhet. See tähendab, et ainult erinevuse põhjal ei öelda, kui palju võimsust mõni kõlar väljastab. Ja pöörake tähelepanu ka tegurile 10 definitsioonis, mis tähistab detsibellides.
Akustiline rõhk ja dB
Sagedust mõõdetakse tavaliselt mikrofonidega ja need reageerivad (ligikaudu) võrdeliselt rõhuga, s. Nüüd helilaine jõud teistelsamadel tingimustel on võrdne pea ruuduga. Samamoodi läheb takisti elektrivõimsus nagu pinge korrutis. Ruudu logaritm on ainult 2 log x, nii et rõhu teisendamisel detsibellideks kasutatakse koefitsienti 2. Seetõttu on akustilise rõhu astme erinevus kahe helitaseme vahel, mille väärtus on p 1 ja p 2:
20 log (p 2 / p 1) dB=10 log (p 22 / p 1 2) dB=10 log (P 2 / P 1) dB.
Mis juhtub, kui helivõimsust poole võrra vähendatakse?
Logaritm 2 on 0,3, seega 1/2 on 0,3 Seega, kui võimsust vähendada 2 korda, väheneb helitase 3 dB võrra. Ja kui teete seda toimingut uuesti, väheneb akustika veel 3 dB.
Detsibelli suurus
Eelmiselt näete, et võimsuse poole võrra vähendamine vähendab survet root 2-le ja helitaset 3 dB võrra.
Esimene näidis on valge müra (kõigi kuuldavate sageduste segu). Teine näidis on sama tooniga, mille pinget on vähendatud ruutjuure teguri võrra 2. Selle pöördväärtus on ligikaudu 0,7, seega 3 dB vastab pinge või rõhu langusele kuni 70%. Roheline joon näitab otsikut aja funktsioonina. Punane näitab pidevat eksponentsiaalset langust. Pange tähele, et pinge langeb 50% iga teise proovi kohta.
Helifailid ja flash-animatsioon, autorid John Tann ja George Hatsidimitris.
Kui suur on detsibell?
Bjärgnevas seerias vähenevad järjestikused valimid ainult ühe punkti võrra.
Mis saab siis, kui erinevus on väiksem kui detsibell?
Helitasemeid antakse harva kümnendkohtades. Põhjus on selles, et neid, mis erinevad vähem kui 1 dB võrra, on raske eristada.
Ja näete ka seda, et viimane näide on vaiksem kui esimene, kuid järjestikuste paaride erinevust on raske näha. 10log 10 (1,07)=0,3. Seetõttu peate helitaseme suurendamiseks 0,3 dB võrra suurendama võimsust 7% või pinget 3,5%.
